في 16 أكتوبر، حقق فريق الباحث تان ديان من معهد شنتشن الدولي للكمّيات، بالتعاون مع باحثين من جامعة شتوتغارت الألمانية وجهات أخرى، تقدماً كبيراً في مجال المعلومات الكمومية الفونونية، تمثل في التحضير لأول مرة لحالة تشابك فونوني حقيقي متعدد الأطراف ونقلها بين عقدتين على منصة تجريبية قابلة للتوسع لشريحة كمومية هجينة ثنائية الأبعاد. ونُشرت نتائج البحث في مجلة «ساينس» الدولية في اليوم نفسه.

استند فريق البحث إلى مذبذبات ميكانيكية عالية الرتبة للموجات الصوتية الحجمية (المشار إليها فيما يلي بـ«HBAR») وبيتات كمومية فائقة التوصيل لبناء نظام كمومي هجين، محققاً تحضير حالات تشابك فونوني حقيقي متعدد الأنماط يمتد من نمطين وأربعة أنماط إلى ستة أنماط.

يُذكر أن مذبذبات HBAR الميكانيكية تتميز بمزايا تعدد الأنماط وطول العمر وإمكانية الدمج على الشريحة، مما يجعلها مكوّناً رئيسياً في بناء منصة معالجة المعلومات الكمومية للجيل القادم. واستفاد فريق البحث من هذه الخاصية متعددة الأنماط الطبيعية لتصميم توزيع ترددات الأنماط الصوتية واقتران البيتات الكمومية بالفونونات بدقة، بما يمكّن بيتاً كمومياً فائق التوصيل واحداً من الدخول في تفاعل اقتران قوي مع أنماط ميكانيكية متعددة.

أوضح تان ديان قائلاً: «التشابك الحقيقي يعني أن تشابك هذه الحالة الكمومية لا يمكن اختزاله إلى عدة تشابكات مستقلة من رتبة أدنى، بل هو ارتباط كمومي يتقاسمه النظام متعدد الأنماط بأكمله، وهو مورد مهم لبناء شبكات كمومية متعددة العقد ومعالجة المعلومات الكمومية الموزعة.»

في مرحلة النقل، دمج الفريق مذبذبي HBAR ميكانيكيين مع بيتات كمومية فائقة التوصيل وقارن كمومي قابل للضبط في بنية شريحة هجينة واحدة، وأنجز نقل حالة التشابك الحقيقي متعدد الأنماط عبر مذبذبي HBAR ميكانيكيين مستقلين.

تحضير حالة التشابك الفونوني متعدد الأنماط وتوصيفها.

قال تان ديان إنه على خلاف البنى التقليدية التي تعتمد على تجاويف ميكروية ثلاثية الأبعاد، تتميز البنية ثنائية الأبعاد على الشريحة بالمعيارية وقابلية الدمج وسهولة التوسع، مما يتيح تجنب القيود المكانية والهندسية التي تفرضها التجاويف ثلاثية الأبعاد على التوسع في الحجم والترابط بين عقد متعددة.

مع تزايد عدد الأنماط الفونونية، برزت صعوبة أخرى تتمثل في كيفية التوصيف الدقيق للحالات الكمومية متعددة الأنماط. وطوّر فريق البحث طريقة تصوير مقطعي للحالات الفونونية متعددة الأنماط قائمة على إعادة استخدام البيتات الكمومية، فتجاوز عنق الزجاجة في نطاق توصيف الأنماط الفونونية من خلال إعادة استخدام موارد قياس البيتات الكمومية فائقة التوصيل المحدودة بين أنماط فونونية مختلفة.

نقل حالة التشابك الفونوني متعدد الأنماط وتوصيفها.

أوضح تان ديان قائلاً: «باستخدام بيتين كموميين فائقَي التوصيل فقط، أنجزنا التصوير المقطعي الكمومي لحالة التشابك الفونوني متعددة الأنماط، وهو أكبر توصيف تجريبي لحالة فونونية متعددة الأنماط في منصات الصوتيات الكمومية حتى الآن.»

يُذكر أيضاً أن فريق البحث اقترح في هذا العمل بنية معالجة فونونية كمومية هجينة قابلة للتوسع متعددة الـHBAR. وقال تان ديان إنه مع إدماج المزيد من مذبذبات HBAR الميكانيكية والبيتات الكمومية فائقة التوصيل، يُتوقع أن تتوسع موارد التشابك متعدد الأنماط إلى نطاق أكبر.