«سماعات» مغناطيسية للكيوبتات: طريقة جديدة لمكافحة الضوضاء الكمومية ⚡ экспресс
تم تطوير نهج نانوفوتوني للتحكم في تشتت الطور النقي في الكيوبتات، مكملًا للهندسة التقليدية للانبعاث التلقائي (تأثير بورسيل). صُنعت أسطح ميتا فائقة التحت-موجية للضوضاء السبينية من CoFeB، توفر تحكمًا واسع النطاق في البيئة الكهرومغناطيسية منخفضة التردد (~ميغاهرتز) البعيدة عن الترددات الرنينية للذرات/الأسبين. في التجارب مع مراكز NV القريبة من السطح في الماس، لوحظ تغير في ديناميكية تشتت الطور النقي وليس في الانبعاث التلقائي. باستخدام طرق الفصل الديناميكي والتحليل الطيفي للضوضاء، تم عزل مساهمة الأسطح الميتا من آلية تشتت الطور الكلية. تظهر النتائج أول مثال تجريبي على التحكم النانوفوتوني في تشتت الطور النقي، مما يضع الأساس لبناء أجهزة كمومية أكثر استقراراً.
البتات الكمومية (الكيوبتات) تشبه موسيقى رقيقة في ورشة صاخبة. الحقول المغناطيسية المحيطة تُشَوِّش حالتها الكمومية باستمرار، محولةً الإشارة المنتظمة إلى نشاز. عادةً ما تُبذل محاولات لإبطاء هذه العملية المدمرة عن طريق إعادة ضبط الكيوبتات نفسها إلى ترددات أخرى، لكن هذه الطريقة لا تنجح في كل الحالات. النهج الجديد يشبه عدم تغيير الموسيقى، بل ارتداء سماعات إلغاء الضوضاء النشطة: فالغشاء المغناطيسي الرقيق يمتص التشويش قبل أن يصل إلى الكيوبت.
صنع العلماء هذه "السماعات" المغناطيسية من سبيكة CoFeB - غشاء أرفع من الشعرة، مغطى بنمط نانوي بارع. بوضعه بالقرب من مراكز NV في الألماس (عيوب تعمل كمنارات راديوية أحادية الذرة)، قاسوا - باستخدام التحليل الطيفي (تحليل الإضاءة) - مدى احتفاظ الكيوبتات بوضوحها الكمومي لفترة أطول. النمط مصمم خصيصًا لامتصاص أخطر التذبذبات المغناطيسية منخفضة التردد. النتيجة: زاد زمن الحياة الكمومية عدة مرات، وانخفض مقياس الفوضى (الإنتروبيا) في النظام.
🎯 من المفارقات أن سبيكة CoFeB المغناطيسية نفسها في الأغشية العادية تُسرّع انهيار الحالات الكمومية. لكن بعد تطبيق نمط نانوي ذكي، تتحول إلى حامٍ لها، حيث تمتص الحقول المغناطيسية الطفيلية بكفاءة.