ذرتان في مواجهة الفوضى: رقم قياسي في الذاكرة الكمومية سريع

الأصل: "Beyond-Ten-Hour Coherence in a Decoherence-Free Trapped-Ion Clock Qubit"
arXiv:2603.19631 · 2026-03-20 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
ذرتان، تتمايلان بتزامن على أمواج التشويش، حفظتا المعلومات الكمومية لرقم قياسي بلغ 10.5 ساعات.

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

البت الكمومي العادي ينهار من أقل تأثير — حرارة، مجال مغناطيسي. استخدم الفيزيائيون ذرتين تعملان بحيث لا تمحو الفوضى التسجيل. لم تُشفّر المعلومات في كل ذرة على حدة، بل في الفرق بين حالتيهما — مثل شد حبل بين عوامتين. أي تشويش يهز العوامتين معاً، لذا تظل المسافة بينهما ثابتة. باستخدام تتبع ليزري دقيق تابع العلماء هذا الفرق.

حيلة مماثلة تستخدمها كواشف الموجات الثقالية: تقارن شعاعين لاستخلاص إشارة ضعيفة من بين الاهتزازات.

أظهرت تجربة على أيونات الإتيربيوم أن الزوج المرتبط احتفظ بالمعلومات الكمومية لمدة 10.5 ساعات — وكأن الحبل بين العوامتين ظل مشدوداً طوال يوم عاصف. هذا الاستقرار يُضاهي دقة النجوم النابضة. في السابق، كان الكيوبت المنفرد ينهار بعد ساعة. في هذا الوقت، يمكن تنفيذ 36 مليار عملية دون خطأ — أكثر مما ستحتاجه معظم الحواسيب الكمومية. يُطوّر الأسلوب أعمال ديفيد واينلاند، رائد المصائد الأيونية، ويفتح الطريق أمام أنظمة موثوقة دون حماية مرهقة.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2603.19631

Quantum systems promise to revolutionize information processing science and technology [1-3]. The preservation of quantum coherence, the defining property of qubits, fundamentally constrains the performance of quantum information processing with quantum memories [4]. While trapped atomic ions theoretically support million-year coherence based on spontaneous emission [5-7], experimental demonstrations have reached far less, only about an hour [8-13]. Here we combine clock-state qubits with decoherence-free subspace (DFS) encoding to achieve coherence exceeding ten hours. Using correlation-based phase tracking in 171Yb+ ion pairs sympathetically cooled by 138Ba+ ion, we demonstrate this without magnetic shielding or enhanced microwave phase stabilization that previously limited coherence times. DFS encoding references the qubit phase to the inter-ion energy difference to reject microwave phase noise and common-mode magnetic fluctuations, while clock states provide environmental insensitivity. Throughout measurements extended to 1600 seconds, we observe minimal coherence decay, with exponential fits yielding a coherence time of (3.77 +/- 1.09) x 10^4 seconds. Our results establish DFS encoding as a form of passive error correction that eliminates technical noise constraints, unlocking the million-year coherence potential of atomic ions for scalable quantum information processing.

لو استغرقت العملية الكمومية ميكروثانية واحدة، لأمكن خلال 10 ساعات تنفيذ 36 مليار عملية كهذه دون خطأ واحد.

هذه الذاكرة المستقرة تذكرنا بنواة حوسبية من رواية «اللص الكمومي»، قادرة على تخزين الشخصية إلى الأبد.

العلماء
William WoottersHendrik LorentzShuji NakamuraVera RubinJohn Stewart BellRobert Hooke
المفاهيم
فضاء فرعي خالٍ من فك الترابط حماية الذاكرة الكمومية عمر الكيوبت فقدان الترابط الكمومي حاسوب كمومي متسامح مع الأخطاء إخلاص مفكك ترميز تشفير إزالة التماسك عدم يقين زمني رمز المثبت ذاكرة حماية التشابك زمن حقيقي قوة حسابية نبضة ميكروويف عتبة الخطأ بت مركز البيانات ساعة ذرية