ممحاة ضوئية للنقاط الكمومية سريع
ثلاثة أوتار غيتار على آلة واحدة، لكن مفاتيح الشدّ لكل وتر تدور بقوة مختلفة: واحد يستجيب فورًا، وآخر تديره بصعوبة، والثالث عالق تمامًا. هكذا تقريبًا يبدو العمل مع النقاط الكمومية السيليكونية — جزر صغيرة من الكيوبتات، حيث يتطلب كل واحد «جهد شدّ» كهربائيًا خاصًا به ليصدر نغمة صحيحة. السبب هو شحنات عشوائية عالقة على الحدود بين السيليكون وأكسيده، مثل حبيبات الرمل في زيت آلية.
وجد مهندسون من جامعة برينستون طريقة لإزالة هذه «الحبيبات» بدقة باستخدام الضوء تحت الأحمر. نبضة ضوئية تُطلق في اللحظة المناسبة وتحت الجهد الصحيح، تنقل الشحنات العالقة بلطف — كما لو أن اهتزاز مكبر الصوت يجعل الرمل ينزلق إلى مكان واحد. بعد هذا الإجراء، تبدأ النقاط الكمومية الثلاث في الاستجابة لنفس الجهود، متحولة من آلات صعبة المراس إلى فرقة متناغمة.
الأهم أن هذه «الممحاة الضوئية» لا تفسد نقاء الصوت. الضجيج المقاس للشحنة (اهتزاز المجال الكهربائي الذي يعيق الحسابات الكمومية) بقي منخفضًا كما كان قبل الضبط. وهذا يعني أن الطريقة يمكن تطبيقها على الأجهزة الجاهزة دون خوف من إفساد دقتها.
الآن، بعد أن أصبح بناء «الغيتارات الكمومية» سهلاً ومتطابقًا، يمكن العزف عليها مقطوعات معقدة — مثل بناء سلاسل من كيوبتات عديدة لحسابات جادة. ويبقى الضوء الضابط الرئيسي في عالم الأصغر.
الضوء تحت الأحمر الذي «يمسح» الشحنات هو تقريبًا نفس النطاق الذي تستخدمه أجهزة التحكم عن بعد للتلفاز. لكن هنا، يعمل كل فوتون كمطرقة صغيرة تطرد الإلكترونات من المصائد.
في رواية «العصر الماسي» لنيل ستيفنسون، تتحكم التقنيات النانوية في المادة على المستوى الذري باستخدام الضوء، مضبوطةً خصائص المواد حسب الحاجة — تقريبًا كما في هذا العمل.