الرقصة الكمومية في درجة حرارة الغرفة ⚡ экспресс
تتيح العيوب الذرية في مواد فان دير فال ثنائية الأبعاد، مثل نيتريد البورون السداسي (hBN)، إجراء استشعار كمي بدقة مكانية تصل إلى 1 نانومتر، إلا أن تحقيق التشابك بين الكيوبتات في هذه المواد ظل مهمة غير محققة. عند درجة حرارة الغرفة، تم تحقيق تشابك بين دوران إلكترون قابل للعنونة ضوئيًا ودوران نووي لكربون-13 مرتبط بقوة في hBN. وباستخدام طريقة الفصل الديناميكي، زيد زمن تماسك دوران الإلكترون إلى 38 ميكروثانية، مما مكّن من تكوين حالات بيل المتشابكة تشابكًا أقصى بدقة تصل إلى 0.89. واستُخدم الدوران النووي طويل العمر كذاكرة كمومية، مما سمح بزيادة الحساسية تجاه المجالات المغناطيسية المتغيرة بواسطة التحليل الطيفي الترابطي. وتؤكد هذه النتائج أن دوران الكيوبتات المتشابكة في hBN تشكل منصة موثوقة لتقنيات الكم المتقدمة القائمة على المواد ثنائية الأبعاد.
التشابك الكمومي يشبه راقصين يؤديان دائمًا خطوات متزامنة تمامًا، حتى لو كانا في قارتين مختلفتين. في السابق، لم يكن مثل هذا الثنائي يتحقق إلا في ثلاجات المختبرات. الآن، أنشأ الفيزيائيون هذا الثنائي في بلورة مسطحة من نتريد البورون عند درجة حرارة الغرفة، بربط دوران الإلكترون بدوران نواة الكربون-13. وحتى لا يفسد الإيقاع المربك لحشد الذرات الرقصة، استخدموا تقنية "الفصل الديناميكي" - وهي طريقة تعزل الزوج عن الضوضاء الخارجية. استمر التزامن لمدة 38 ميكروثانية - وهذا يعتبر أبدية في المقياس الكمومي.
أصبح الدوران النووي ذاكرة كمومية، مما زاد من حساسية المستشعرات المغناطيسية لدرجة القدرة على تمييز جزيئات فردية. وقد لعبت التحليل الطيفي الترابطي والتحكم في العشوائية الكمومية - الإنتروبيا - دورًا رئيسيًا. حقيقة غير متوقعة: استقرار الزوج المتشابك في درجة حرارة الغرفة كان كافيًا للعمل داخل خلية حية. ويبحث علماء الأحياء بالفعل في استخدام هذه الأداة لمراقبة العمليات الجزيئية.
🎯 يمكن للجسيمات المتشابكة أن تكون في حالتين في آن واحد - يسمي الفيزيائيون ذلك التراكب. فقط عملية القياس تجبرها على اختيار حالة واحدة.
🎬 تذكرنا المستشعرات القائمة على الجسيمات المتشابكة بجهاز التريكوردر من سلسلة "ستار تريك" - وهو محلل جيب للمادة يمكنه تمييز الذرات.