شوكتان ضبطيتان في قاعة فائقة التوصيل ✛

الأصل: "Coupling of two individual magnon resonators via a superconducting microwave resonator operating in the strong coupling regime"
arXiv:2608.30454v1 · 2026-08-31 · CC BY 4.0 · 2 دقيقة
شريطان مغناطيسيان رفيعان، موضوعان بزاوية بينهما، تبادلا الاهتزازات عبر رنان فائق التوصيل.

في قاعة كبيرة، تقف شوكتان ضبطيتان على حاملين دوارين. كل واحدة مضبوطة على نغمة معينة، لكن إذا أُدير الحاملان بالزاوية المناسبة، تبدأ الشوكتان بالعزف بتناغم، متبادلتين الاهتزازات عبر الهواء. في تجربة من مختبر التقنيات الكمومية، لعب دور الشوكتين شريطان من البيرمالوي، وهي سبيكة من النيكل والحديد يسهل مغنطتها وإزالة مغنطتها. الشريطان بطول حوالي 900 ميكرومتر وسماكة 30 نانومتر فقط، كانا موضوعين على رنان فائق التوصيل، وهو مسار مسطح يمكنه تخزين اهتزازات الميكروويف، تمامًا كما تخزن القاعة الصوت.

كل شريط هو رنان مغناطيسي صغير. عندما يُدار المجال المغناطيسي الخارجي، تتغير مقاومة الشريط للمغنطة، وينزاح تردده الذاتي. هكذا تُضبط الشوكة الضبطية، بتغيير شد الوتر.

وُضع الشريطان بزاوية 50 درجة بينهما. إذا أُدير المجال الخارجي بمقدار 25 درجة في اتجاه واحد، يصبح أحد الشريطين مضبوطًا على تردد الرنان؛ وإذا أُدير بمقدار 25 درجة في الاتجاه الآخر، يدخل الشريط الثاني في الرنين. عند درجة حرارة 1.6 كلفن، حيث يعمل فائق التوصيل دون خسائر، ارتبط الشريطان معًا بالرنان في نفس الوقت. كانت قوة الاقتران أكبر حتى من قوة شريط منفرد: حوالي 171.5 ميغاهرتز مقابل 140. هذا يعني أن الشريطين لم يكونا مجرد متجاورين، بل تفاعلا مع بعضهما عبر الرنان المشترك، مثل شوكتين ضبطيتين يعززان الصوت عندما تقفان في نفس القاعة.

عندما يهتز الشريطان في طورين متعاكسين، يُخمد إشعاعهما، ويظهر في الطيف "وضع مظلم". لا يُرى هذا الوضع في الامتصاص، لكنه مهم للذاكرة الكمومية: يمكن للاهتزازات أن تُخزن دون أن تتسرب إلى الخارج.

سابقًا، لضبط كل رنان مغناطيسي كان لا بد من وضع ملف منفصل، يشغل حيزًا ويعيق التصغير. في العمل الجديد، يتم الضبط فقط بتدوير المجال الخارجي، مما يسهل وضع عناصر متعددة على شريحة واحدة. هذه التقنية ستكون مفيدة للشبكات الكمومية، حيث تنقل الاهتزازات المغناطيسية المعلومات بين الكيوبتات، وللذاكرة الكمومية، حيث يجب الاحتفاظ بالبيانات دون تشتتها. الشريحة ذات الشوكتين المضبوطتين بتدوير الحامل أصبحت خطوة نحو هذه الأجهزة.

تم اختيار الزاوية 50° بين الشريطين بحيث عند تدوير المجال بشكل متماثل بمقدار ±25°، يكون للشريطين نفس التردد الرنان. هذا سمح بملاحظة الوضع المظلم، الذي لا يُرى في طيف الامتصاص لأن اهتزازات الشريطين تلغي بعضها البعض.

C = \frac{4g_{eff}^2}{\kappa \gamma}
نسبة مربع قوة الاقتران إلى حاصل ضرب معدلات التخميد للرنان والماغنون. عندما تكون C > 1، يكون النظام في نظام الاقتران القوي.
العلماء
Satyendra Nath BoseAlbert Einstein
المفاهيم
رنان ميكروويف مغناطيس فائق التوصيل مغناطيس حديدي اقتران المغناطيسية والموصلية الفائقة مضاد مغناطيسي حديدي مغناطيس بديل بموجة d مادة مغناطيسية