الرقصة الكمومية في درجة حرارة الغرفة ⚡ экспресс
في مادة ثنائية الأبعاد — نيتريد البورون السداسي (hBN) — تم لأول مرة إنشاء تشابك كمي بين دوران إلكترون (يُتحكم به بالضوء) ودوران نواة كربون-13 عند درجة حرارة الغرفة. وقد زادت طريقة الفصل الديناميكي (التي تشبه إلغاء الضوضاء بالنسبة للدورانات) من زمن التماسك إلى 38 ميكروثانية، مما أتاح الحصول على حالات بيل المتشابكة بدقة 0.89. وقد استُخدم الدوران النووي طويل العمر كذاكرة كمومية، مما عزز حساسية قياس المجالات المغناطيسية المتغيرة. يفتح هذا النهج آفاقًا لمستشعرات كمومية فائقة الدقة تعتمد على المواد الطبقية.
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.