قراءة الأسبينات في الماس بالكهرباء ⚡ экспресс
القراءة الكهربائية للسبينات في المواد الصلبة قابلة للتوسع ولا تخضع لقيود الميزانية الفوتونية، لكن دقتها وسرعتها في المواد ذات الفجوة النطاقية الواسعة كانت أقل من الطرق الضوئية. طُرح نهج كهروضوئي: حيث يولّد التأين الضوئي المعتمد على السبين لمراكز NV في الألماس حاملات شحنة، تُحتجز في مصائد طويلة العمر عند حاجز شوتكي بين المعدن والألماس. ثم تُطلِق الإضاءة والانحياز الكهربائي الشحنة المختزنة، مولّدة تيارًا ضوئيًا يتناسب مع السبين الأصلي. على مراكز NV فردية، وبعد تحكم متماسك، تم إثبات بروتوكول CCDMR (الرنين المغناطيسي المكتشف بالتقاط الشحنة). كما تم بواسطة التصوير الشحني دراسة عمليات توليد الناقلات والتقاطها. يجمع CCDMR بين مزايا الكشف الكهربائي واستقرار المصائد العميقة، فاتحًا طريقًا جديدًا لقراءة البتّات الكمومية السبينية في أشباه الموصلات واسعة الفجوة.
تتطلب الحواسيب الكمومية ذاكرة موثوقة. في بلورة الماس — وهي كربون — تُخزّن المعلومات على شكل اتجاه أسهم مغناطيسية ميكروسكوبية (سبينات) لعيوب خاصة. كانت قراءة هذه الأسهم بالضوء غير عملية: فالأنظمة البصرية مرهقة للرقاقات. تعمل الطريقة الجديدة كتحميض الأفلام الفوتوغرافية.
أولاً، «يُعرِّض» الليزر السبين: إذا كان السهم موجهاً في اتجاه معين، يطرح العيب إلكتروناً في مصيدة ميكروسكوبية على حافة الماس؛ وإن كان في الاتجاه الآخر، فلا. يمكن للشحنة أن تبقى هناك لساعات. ثم، عند تطبيق جهد وإضاءة ثانية، تُهزّ المصائد — وتُنتج الإلكترونات المجمّعة نبضة تيار. من مقدار هذا التيار الضوئي يُحدد الاتجاه الأصلي للسبين. الطريقة المُسمّاة CCDMR (رنين مغناطيسي مع احتجاز الشحنة) كهربائية بالكامل: لا حاجة لالتقاط ومضات ضعيفة. يمكن وضعها بسهولة على البلورة لصنع رقاقات كمومية بحجم الظفر.
🎯 المصائد الإلكترونية في الماس مستقرة جداً لدرجة أن الشحنة المُسجّلة فيها يمكن أن تبقى لسنوات — أطول بكثير من عمر معظم الأجهزة المخبرية.
🎬 فكرة تخزين المعلومات في البلورات مألوفة من سوبرمان: حيث كانت قاعدة العزلة خاصته تستخدم البلورات كقاعدة بيانات. رقاقات الماس الكمومية تشبه ذلك تقريباً، لكن في الواقع.