كيف يتحكم الضوء بأقوى ذاكرة كمومية في الألماس ✛ ✎ ✦

الأصل: "A transition-metal qubit in diamond with all-optical control and millisecond quantum memory"
arXiv:2607.02258 · 2026-07-02 · arXiv non-exclusive · تحليل مستقل · 1 دقيقة
ابتكر العلماء كيوبتًا ألماسيًا يمكن التحكم فيه بالضوء فقط، ويحتفظ بالحالة الكمومية لأكثر من ميلي ثانية.

للتواصل الكمومي الذي تدرسه البصريات الكمومية، نحتاج إلى جسيمات قادرة على تذكّر المعلومات لفترة طويلة والاستجابة للضوء. لكن إحداهما تعيق الأخرى: فالذاكرة إما أن تُمحى بسرعة بفعل المؤثرات الخارجية، أو تكون مرتبطة بالضوء بشكل ضعيف جدًا. كان الحل هو ذرة النيكل في الألماس، حيث يعمل هذا العيب الصغير كخزنة بقفل فوتوني. يفتحه الضوء ويغلقه، وجدرانه متينة لدرجة أن «الصدمات» الحرارية لا تستطيع اختراقها.

السر يكمن في الهندسة الداخلية الخاصة: السحب الإلكترونية حول النيكل تُنشئ عتبة طاقة هائلة، تشبه رصيفًا بحريًا عاليًا تتحطم عليه حتى أقوى التموجات الحرارية (الفونونات). لذلك، حتى عند درجة حرارة الهيليوم السائل، التي تزيد عن الصفر المطلق بدرجة ونصف فقط، تبقى التراكب لمدة قياسية تبلغ 1.27 ميلي ثانية. ويتم التحكم بكل شيء حصريًا بالضوء، دون أي موجات راديوية.

خلال هذا الزمن، يقطع الضوء مسافة 380 كم، لكن الأهم من ذلك هو أن العيب نفسه قادر على إصدار فوتونات مفردة، أي «لبنات» جاهزة للإنترنت الكمومي.

وقد أكدت التجارب باستخدام قياس التداخل، والمطيافية، وغيرها من القياسات الكمومية، أن هذا هو أكثر بت كمومي يعمل بالضوء بالكامل مقاومةً للتشويش، ويتوافق سلوكه مع القوانين التي اكتشفها جون ستيوارت بيل وآلان أسبيه للجسيمات المتشابكة.

خلال 1.27 ميلي ثانية، يقطع الضوء مسافة تقارب 380 كيلومترًا، وهي مسافة تقارب المسافة بين الرياض والدمام. وهذا هو «عمر» الذاكرة الكمومية لهذا العيب الجديد.

\Delta_{\mathrm{SO}} \gg k_{\mathrm{B}} T
Δ_SO هو مقدار الانقسام المغزلي المداري، وk_B T هي طاقة الحركة الحرارية. إذا كانت الفجوة أكبر بكثير من الطاقة الحرارية، لا تستطيع الفونونات التأثير على حالة الكيوبت، تمامًا كما تمنع العتبة العالية الماء من الفيضان.
العلماء
Enrico FermiPaul DiracDavid DeutschErwin SchrödingerJohn Stewart BellLouis de Broglie
المفاهيم
ذاكرة كمومية من الألماس ضوضاء الكيوبت في الماس كوبيت الحالة الصلبة بلورة الذاكرة الكمومية نظام هجين روبيديوم استشعار مركز إن-في مركز شغور النيتروجين مصيدة إلكترونية كيوبتات شبه موصلة سترونشيوم ترانسمون إخلاص تيتانيوم إشارة تحكم نيوبات الليثيوم النيوبيوم السيليكون