📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

نقطة مضيئة في حجرة مفرغة لا تنطفئ، رغم توقف إضاءتها منذ زمن. أيون إتيربيوم منفرد، حاصرته الحقول الكهربائية، علق في حالة مثارة — وكأن الإلكترون بداخله نسي كيف يعود إلى مكانه المعتاد. عادةً تعيش مثل هذه الحالات ميلي ثانية، لكن هنا الأمر يُحسب بالثواني.

أجبر الفيزيائيون من المعهد الوطني للمعايير والتقنية في الولايات المتحدة أيون الإتيربيوم على امتصاص ضوء بطول موجة 377.5 نانومتر والانتقال إلى إحدى الحالات طويلة العمر. ولتحديد لحظة الاضمحلال بدقة، أبقوا أيونًا ثانيًا مبرّدًا بجانبه: كان يمتص الحرارة الزائدة ويتيح مراقبة الأول دون تشويش. واتضح أن حالة تعيش 0.92 ثانية، وأخرى تعيش قرابة 10 ثوانٍ، والثالثة على ما يبدو أكثر من 30 ثانية. للمقارنة: خلال 30 ثانية، يقطع الضوء مسافة تعادل ثماني مرات حول الأرض.

هذه الحالات طويلة العمر كنز لتقنيات الكم. يمكن استخدامها كخلايا ذاكرة: تُكتب المعلومات في الأيون دون خوف من زوالها في لحظة. كما تصلح للساعات الضوئية — أكثر الأجهزة دقة التي تقيس الوقت باهتزازات الضوء. كلما طال عمر الحالة، أمكن قياس طاقتها بدقة أكبر. ربما تصبح هذه الأيونات قلب حواسيب الكم المستقبلية وأنظمة الملاحة.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2603.04250

We study the occurrence of long-lived metastable states in the 4f$$^{13}$$5d6s electron configuration of Yb$$^+$$. By optical pumping of a single trapped ion on the $$^2F^\text{o}_{7/2}\rightarrow (7/2,0)_{7/2}$$ transition at 377.5 nm, we prepare a wide range of metastable electronic states. We use a co-trapped control ion to sympathetically cool the spectroscopy ion, allowing us to accurately time its subsequent decay. We record a strong decay signal corresponding to a lifetime of 0.92(8) s, a weaker decay signal with lifetime 9.8(+2.9, -2.0) s, and find evidence for a much longer lifetime, $$>$$ 30 s. We identify the metastable states with these lifetimes qualitatively, and corroborate our results with atomic structure calculations that support the observed lifetimes and decay paths. These long-lived states provide new opportunities in qubit and qudit state detection and optical clocks.