في مختبر جامعة بيردو، يسقط شعاع ليزر على بلورة من نيتريد البورون السداسي، فيتوهج في المقابل نقطة ضوء واحدة. هذا ليس مجرد توهج، بل إشارة من عيب سبيني، وهو زوج من السبينات الإلكترونية، أحدها مرتبط بالسبين النووي للكربون-13. هكذا تبدأ قصة عن كيفية تمكن العلماء من تشابك جسمين كميين في مادة ثنائية الأبعاد عند درجة حرارة الغرفة، وجعلهما يعملان بتناغم، مثل رسول وأمين.

السبين الإلكتروني هو رسول سريع: يجمع المعلومات بسرعة من المجال المغناطيسي المحيط، لكنه يتعب بسرعة. تماسكه، أي قدرته على الحفاظ على الطور الكمي، يذوب خلال 141 نانوثانية. أما السبين النووي فهو أمين موثوق: بطيء لكنه يحفظ المعلومات الكمية حتى 1 ملي ثانية. سابقاً، لم يكن هذا الثنائي ناجحاً في نيتريد البورون السداسي: البيئة النووية الكثيفة كانت تدمر تماسك الرسول قبل أن يتمكن من نقل البيانات. وجد الفيزيائيون حلاً: تسلسل من 1024 نبضة إعادة تركيز، مثل سلسلة من النداءات القصيرة التي تمنع الرسول من الضلال. زمن التماسك ارتفع إلى 38 ميكروثانية، أي أطول بـ 270 مرة.

تم تحضير التشابك بدقة 0.89 لحالة بيل Ψ+. هذه ليست خدعة نظرية: السبين الإلكتروني، بعد قياسه مجالاً مغناطيسياً متغيراً، نقل الطور المتراكم إلى السبين النووي، الذي حفظه بعناية بينما كان الرسول يستريح. المطيافية الترابطية مع هذه الذاكرة الكمية حققت دقة طيفية تبلغ 0.7 كيلوهرتز، أي أفضل بسبع مرات من دونها. سابقاً، لم يتم إظهار التشابك في مواد ثنائية الأبعاد عند درجة حرارة الغرفة، وكان التماسك القصير للسبين الإلكتروني في hBN يحد من استخدامه في أجهزة الاستشعار الكمية. الآن ثبت أنه يمكن تشابك السبين الإلكتروني والنووي في hBN، وتمديد التماسك إلى 38 ميكروثانية، واستخدام السبين النووي كذاكرة كمية لتحسين الدقة الطيفية بسبع مرات.

هذه النتيجة تضع نيتريد البورون السداسي في مصاف الألماس وكربيد السيليكون كمنصة للتقنيات الكمية. يمكن لأجهزة الاستشعار ثنائية الأبعاد القائمة على hBN رسم خرائط للمجالات المغناطيسية بدقة نانومترية، ودراسة المغناطيسية ثنائية الأبعاد والبنى الموارية. في المستقبل، يمكن التوسع إلى عدة سبينات نووية، وإنشاء سجل كمي، ودمجها في بنى غير متجانسة من فان دير فالس. لم يعد الرسول والأمين يعملان منفردين: تعاونهما يفتح الطريق أمام أجهزة كمية هجينة متوافقة مع الضوئيات.