هذه الماسات النانوية المرفوعة هي أصغر كرات الديسكو في العالم

في مكان ما في عالم الكم، هناك هذيان صغير للغاية يجري على قدم وساق. ابتكر الباحثون ماسات صغيرة للغاية، يبلغ قطرها 350 شريطًا من الحمض النووي البشري، تعكس الضوء مثل كرة الديسكو حيث تدور أكثر من مليار مرة في الدقيقة.

إن زخارف الحفلة الصغيرة هي من صنع علماء جامعة بوردو، الذين يستخدمونها لإجراء قياسات فائقة الدقة يمكن أن تساعد في إلقاء الضوء على العلاقة بين ميكانيكا الكم والجاذبية. كانت هناك جهود سابقة لرفع الماس النانوي إلى مستوى عالٍ، لكن تشغيله يتطلب شروطًا دقيقة للغاية.

وقال تونغكانغ لي، أستاذ الفيزياء وعلم الفلك في جامعة بوردو، في بيان: “في الماضي، واجهت التجارب التي أجريت على هذا الماس العائم مشكلة في منع فقدانه في الفراغ وقراءة الكيوبتات المغزلية”. “ومع ذلك، في عملنا، نجحنا في رفع الماس في فراغ عالٍ باستخدام مصيدة أيونية خاصة. ولأول مرة، أصبح بإمكاننا مراقبة سلوك البتات الكمومية المغزلية والتحكم فيها داخل الماسة المرفوعة في فراغ عالٍ.

الكيوبتات، وهي الإصدارات الكمومية للبتات الحاسوبية، هي الوحدة الأساسية للمعلومات الكمومية، حيث يتم استخدام المواد شبه الموصلة لاحتجاز شحنات الإلكترون الفردية والدوران المرتبط بها. ولتهيئة الظروف اللازمة لدراسة كيفية تأثير دوران الماس على الكيوبتات المغزلية، كان على الباحثين أن يدوروا الماس بسرعة مذهلة تبلغ 1.2 مليار دورة في الدقيقة.

لقد تمكنوا من القيام بذلك عن طريق إنشاء رقاقة من الياقوت مع طلاء ذهبي بسمك 300 نانومتر، باستخدام الطباعة الحجرية الضوئية، وهي نفس التقنية المستخدمة في صنع رقائق الكمبيوتر. تم تصنيع الماس نفسه، الذي يبلغ متوسط ​​قطره 750 نانومتر، باستخدام ضغط شديد ودرجات حرارة عالية، مما يسرع العملية الطبيعية التي تعطينا الصخور اللامعة. يحتوي الماس على هياكل صغيرة يمكنها استضافة الكيوبتات الإلكترونية المغزلية.

لقياس دوران الماس، تم ضربه بالليزر الأخضر، مما أدى إلى انبعاث ضوء أحمر. وهذا الضوء بدوره سمح للباحثين بتحديد حالات دوران الإلكترونات. تم استخدام ليزر آخر لمراقبة دوران الماس النانوي. أثناء دورانه، يقوم الماس النانوي بتشتيت ضوء الليزر تحت الأحمر، تمامًا مثل كرة الديسكو.

بينما تم وصف التقنية الجديدة في ورقة بحثية في المجلة اتصالات الطبيعة, سيسمح بدراسة مفاهيم مثيرة مثل فيزياء الكم، وقال الباحثون إن هناك تطبيقات عملية أيضًا، مثل استخدامه لمقاييس التسارع الدقيقة وأجهزة استشعار المجال الكهربائي.

لسوء الحظ، لم يكن هناك أي معلومات حول ما إذا كان الفريق قادرًا أيضًا على اختراع عصي متوهجة صغيرة جدًا.