ثانية لحفظ الكيوبت في بلورة سريع
أن تحتفظ برقم هاتف في ذاكرتك بينما يصرخ الجميع من حولك ويغلقون الأبواب، شبه مستحيل. هذا هو حال البت الكمومي — الكيوبت — في مادة عادية: نوى الذرات المجاورة، مثل مغناطيسات صغيرة، تهزه باستمرار وتمحو المعلومات. لكي لا ينسى الكيوبت، علينا أن نجد له مكانًا هادئًا.
هذا الملاذ هو أكسيد السيريوم — مسحوق يشبه الطين الأبيض. يحتوي على عدد قليل جدًا من الذرات ذات النوى المغناطيسية، لذا تكاد الضوضاء تصمت. عند إضافة معدن الإربيوم النادر إلى هذا المسحوق (بضع ذرات فقط لكل مليار)، نحصل على وسط مثالي: يمكن للكيوبت الإربيومي أن يخزن الحالة الكمومية لثانية كاملة. للمقارنة: في هذه المدة، يقطع الضوء المسافة إلى القمر ويعود.
لكن هناك خدعة. وجد العلماء نقاطًا خاصة — يسمونها «الانتقالات الساعية» — حيث يصبح الكيوبت أصمّ عن ثرثرة المحيط المغناطيسية. في هذه النقاط، وحتى عند درجة حرارة أقل من كلفن واحد (أبرد من الفضاء الخارجي)، يقفز زمن الحياة فجأة. وإذا استخدمنا حيلة ذكية — سلسلة من النبضات السريعة التي تقلب الكيوبت تقريبًا بنفس إيقاع التداخل — يمكن كبت الضوضاء أكثر.
الخبر الجيد: أكسيد السيريوم متوافق تمامًا مع رقائق السيليكون التي تقوم عليها كل الإلكترونيات الحديثة. وهذا يعني أنه يمكن دمج الذاكرة الكمومية مباشرة في الدوائر المألوفة. بلورة صغيرة نمت على السيليكون تخزن الحالات المتشابكة بينما ينقلها الضوء عبر الألياف المجاورة إلى الشبكة الكمومية. لقد وُجدت الزاوية الهادئة للكيوبت — الآن الدور على المهندسين.
الإربيوم هو العنصر نفسه الذي يعزز الإشارة في خطوط الألياف البصرية التي تمتد في قاع المحيطات. الآن قد يفيد أيضًا في الإنترنت الكمومي — لكن بصفته حارسًا للمعلومات.
في رواية «لص الكم» لهانو رايانيمي، تُخزَّن الذكريات البشرية في حالات كمومية وتُعاد «تهيئتها» بعد الموت — وهذا تقريبًا ما تعد به بلورات الإربيوم من ذاكرة دائمة.