كريستال يتذكر سريع
الذاكرة الكمومية مثل ندفة ثلج هشة: حركة واحدة خاطئة فتذوب. يبحث العلماء عن مواد يمكن فيها الاحتفاظ بمثل هذه "الندفة" دون خوف من ذوبانها. في العمل الجديد، تمت دراسة كريستال تنجستات الكالسيوم المضاف إليه الإربيوم، وهو معدن من العناصر الأرضية النادرة. واتضح أن للإربيوم داخل هذا الكريستال خاصية خفية تساعد في الاحتفاظ بالمعلومات.
عند درجة حرارة أقل من 50 ملي كلفن (وهي أبرد بمئات المرات من الفضاء الخارجي)، قاس العلماء كيف تتفاعل ذرات الإربيوم مع المجال المغناطيسي. ورأوا أن للذرات ليس فقط خصائص مغناطيسية، بل أيضًا مجالًا كهربائيًا داخل النواة لم يكن يُؤخذ في الاعتبار من قبل. وهذا المجال هو الذي يسمح بإيجاد "ملاذات هادئة"، وهي حالات لا تكاد الذرة فيها تشعر بالاضطرابات الخارجية. في هذه الحالات، يمكن للمعلومات الكمومية أن تعيش لفترة أطول بكثير.
الآن يمكن اعتبار تنجستات الكالسيوم مادة واعدة للذاكرة الكمومية. هذه الذاكرة هي مفتاح لأجهزة الكمبيوتر الكمومية التي ستتمكن من التواصل مع بعضها البعض عبر مسافات كبيرة.
الملخص الأصلي
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2601.16362
We report microwave spectroscopy of $$^{167}$$Er$$^{3+}$$ doped in CaWO$$_4$$ which reveals the hyperfine splitting of the erbium electronic ground state ($$Z_1$$, $$J_\mathrm{eff.}$$=15/2) induced by the $$I$$=7/2 nuclear spin. From spectra measured below$$\sim$$50 mK in magnetic fields up to 200 mT, we extract spin Hamiltonian parameters including the electron $$\textbf{g}$$, hyperfine $$\textbf{A}$$, and nuclear electric quadrupolar $$\textbf{Q}$$ tensors. Crucially, our analysis demonstrate unambiguously, that the previously unobserved nuclear electric quadrupolar moment is essential to reproduce the experimental data. With these refined parameters, we identify zero first-order Zeeman (ZEFOZ) transitions at zero magnetic field. Extending the analysis to finite fields, we uncover that ZEFOZ points lie either along the $$c$$ axis or within the $$a$$-$$b$$ plane. These results establish CaWO$$_4$$ as a promising host for long lifetime quantum memories.
سُمي الإربيوم على اسم قرية إيتربي السويدية، حيث تم العثور على معدن يحتوي على هذا العنصر. وفي نفس القرية تم اكتشاف ثلاثة عناصر أخرى: الإتريوم، والتربيوم، والإيتربيوم.