ضغط الماغنونات في كُرَيَّة إلى الحد الكمومي ⚡ экспресс
تلعب الحالات المضغوطة دورًا محوريًا في القياس الكمومي والتقنيات الكمومية، لكن الضغط الكمومي للماغنونات في الأنظمة الدورانية العيانية لم يُرصد من قبل. في هذا العمل، نقدم رصدًا تجريبيًا للضغط الكمومي للماغنونات في كرة من غارنيت الحديد والإتريوم (YIG) بحجم ميليمتري. عبر ربط تشتتي قوي للماغنونات مع كيوبت فائق الموصلية من خلال رنان ميكروي، تم توليد لاخطية كير كبيرة، مما أتاح توليد حالات ماغنونية مضغوطة بمتوسط عدد ماغنونات أقل من واحد. استُخدمت عملية رامان بمساعدة الماغنونات لتصوير ويغنر المقطعي، الذي كشف عن تشتت في التربيعات بنحو 0.8 (أي ضغط بمقدار 1 ديسيبل تقريبًا) نسبةً إلى الفراغ. ترسخ هذه النتائج أساس الماغنونيات الكمومية اللاخطية وتفتح آفاقًا للقياس الكمومي.
في العالم الميكروي، هناك ضوضاء دائمًا. حتى في الفراغ التام، ثمة شيء يرتجف، وهذه التذبذبات الكمومية تعيق القياسات الدقيقة. لكن يمكن «ضغط» الضوضاء، مثل بالون منفوخ: إذا ضُغط من الجوانب، يصبح أحد الجوانب أرق، بينما ينتفخ الآخر. هكذا فإن مبدأ عدم اليقين الذي اكتشفه هايزنبرغ لا يختفي، بل يُعاد توزيعه. هذا الضغط هو ما يُستخدم في كواشف مثل LIGO، التي نال عنها راينر فايس جائزة نوبل.
الآن، لم يضغط الفيزيائيون الضوء، بل الماغنونات — وهي موجات جماعية في مادة مغناطيسية. كُرَيَّة صغيرة من عقيق الإتريوم والحديد — المادة نفسها المستخدمة في أبراج الاتصالات الخلوية لتنقية الإشارة — وُضعت في تجويف رنيني ورُبطت بكيوبت كمومي. أتاح ذلك تحكمًا دقيقًا في التذبذبات إلى درجة أن الكُرَيَّة لم تحتوِ في المتوسط على موجة كاملة واحدة. أظهرت تقنية خاصة (تشتت رامان) أن جانبًا من الضوضاء أصبح أكثر هدوءًا بمقدار 1 ديسيبل — وهو أول ضغط للماغنونات في جسم مرئي.
هذا ليس مجرد خدعة مختبرية. يمكن للماغنونات المضغوطة أن تصبح أساسًا لإلكترونيات كمومية تعمل بالموجات المغناطيسية — الماغنونيات. وهي بالفعل تبشر بمستشعرات فائقة الحساسية لاستكشاف المجالات المغناطيسية، وفي المستقبل، بشبكات من المعالجات الكمومية التي تنقل المعلومات لا عبر التيار الكهربائي بل عبر موجات التمغنط.
🎯 الماغنون ليس جسيمًا، بل كمّ لموجة جماعية: تتحرك تريليونات من اللفات المغزلية (السبينات) في آنٍ واحد، مثل جمهور في ملعب ينهضون ويجلسون بتزامن.