ذاكرة للضوء في جسرٍ صغير ✎

الأصل: "Telecom-Integrated Photonic Memory Operating Near the Mechanical Ground State"
arXiv:2609.06399v1 · 2026-09-06 · arXiv non-exclusive · تحليل مستقل · 1 دقيقة
رقاقة سيليكون تلتقط فوتونًا، تخبئه في اهتزاز جسرٍ صغير، وتُرجعه عند الطلب.

أمين المكتبة يضع الكتاب على الرف بعناية، ثم يناوله عند أول طلب دون أن يوقظ قطةً نائمةً بجانبه. تعمل الذاكرة الكمومية الجديدة بطريقة مشابهة: فهي تلتقط جسيمًا من الضوء، تخبئه في اهتزاز جسرٍ صغير، وتُرجعه عند الحاجة.

ينقل الضوء في الألياف البصرية المعلومات الكمومية، لكن لا بد من تخزين هذه المعلومات في مكانٍ ما. أما المخازن التقليدية فإما أن تكون ضخمةً جدًا، أو لا تعرف كيف تُرجع الضوء عند الطلب. هنا صنع الفيزيائيون رقاقة سيليكون بجسرٍ يهتز بسرعة كبيرة. عندما يدخل فوتون إلى الرقاقة، يجعل الجسر يهتز، وهذا الاهتزاز يحفظ المعلومات.

يهتز الجسر بتردد 5314 ميغاهرتز، أي أسرع بمئة ألف مرة من الشوكة الرنانة. وعند درجة حرارة 20 ميلي كلفن، أي قريبًا من الصفر المطلق، لا يحتوي الجسر في المتوسط على أي كمٍّ حراري.

لتسجيل الفوتون، يستخدم الفيزيائيون نبضة ضوء ضعيفة وطويلة، ولقراءته يستخدمون نبضة قصيرة. حفظت الذاكرة الفوتون لمدة 150 نانوثانية وأعادته عند الطلب. وظل الاهتزاز الحراري للجسر أقل من كمٍّ واحد، أي شبه معدوم. صحيح أن كفاءة التسجيل ما تزال منخفضة، لكن هذا يحدّ فقط من معدل الأحداث، لا من نقاء الحالة الكمومية. قد تصبح هذه الرقاقة عقدةً لمكرر كمومي أو واجهةً بين مصادر الفوتونات المفردة والألياف البصرية.

تردد الاهتزازات الميكانيكية للرنان، 5314 ميغاهرتز، أعلى بمئة ألف مرة من تردد شوكة رنانة. عند 20 ملي كلفن، لا يحتوي هذا المذبذب في المتوسط على أي فونون حراري.

في مسلسل «الفضاء» (The Expanse)، يُستخدم التشابك الكمومي للاتصال الفوري عبر النظام الشمسي. تتطلب مثل هذه الشبكات ذاكرة تخزن الفوتون حتى يأتي تأكيد وصول النصف الآخر من الزوج.

\langle n \rangle = \frac{\Gamma_{\mathrm{red}}}{\Gamma_{\mathrm{blue}} - \Gamma_{\mathrm{red}}}
نسبة معدلات عد الفوتونات من الإثارة الحمراء والزرقاء تعطي الإشغال الحراري للنمط الميكانيكي