بیا یکی از خفن‌ترین اتفاقای دنیای فیزیک رو واست تعریف کنم! دانشمندای دانشگاه اینسبروک توی اتریش دست به کار شدن و با همکاری محققای سه تا دانشگاه دیگه (دورتموند، بایرویت و لینز) یه کار خلاقانه انجام دادن: تونستن چیزی به اسم “اکسایتون تاریک” رو با لیزر و مغناطیس کنترل کنن و اطلاعات کوانتومی توش ذخیره کنن!
خب، ممکنه الان با خودت بگی اکسایتون چیه اصلاً؟ ببین، اکسایتون یعنی یه جفت الکترون و «حفره» (حفره همون جاییه که الکترون توش نبود، یعنی جا خالی الکترون که تو حالت خاصی رفتار می‌کنه!) که با هم توی یه ماده‌ی نیمه‌رسانا، با هم جفت شدن و مثل یه ذره‌ی واحد عمل می‌کنن.
حالا اکسایتون‌ها انواع مختلف دارن؛ اونی که خیلی درباره‌ش حرف می‌زنیم، معمولاً «اکسایتون روشن»ه که با نور در تعامل هست، اما اکسایتون تاریک (Dark Exciton) اونیه که نمی‌تونه با نور وارد بازی بشه و کلاً بیشتر مخفی باقی می‌مونه. (به خاطر همین بهش می‌گن تاریک!) خب چرا این مهمه؟ چون اکسایتون‌های تاریک برخلاف نوع روشن‌شون، خیلی پایدارترن و می‌تونن اطلاعات کوانتومی رو مدت بیشتری نگه‌دارن، چون به نور حساس نیستن و براحتی تحریک نمی‌شن. این دقیقاً همون قابلیتیه که برای ساخت حافظه‌های کوانتومی کار ما رو راه می‌ندازه.
دانشمندا برای اینکه بتونن وضعیت این اکسایتون‌های تاریک رو کنترل کنن، یه حرکت باحال زدن: اول یه پالس کوتاه لیزری به ماده فرستادن تا اکسایتون‌ها ساخته بشن. بعد با استفاده از یه میدان مغناطیسی (همون آهنربا! البته یه جور جالب و پیچیده‌تر)، ساختار انرژی اکسایتون‌ها رو دستکاری کردن و تونستن حالت کوانتومی دلخواهشون رو ایجاد و کنترل کنن. این یعنی می‌تونن اطلاعات «کوانتومی» رو توی اکسایتون تاریک بذارن و بعداً وقتی نیاز داشتن، دوباره همون اطلاعات رو با یه پالس لیزری بخونن یا بازیابی کنن!
یادت باشه: «حالت کوانتومی» یا Quantum State یعنی حالتی که یک ذره یا سیستم توی دنیای کوانتوم توش قرار داره؛ این حالت می‌تونه همزمان چند مقدار مختلف رو نشون بده! (همون قضیه‌ی معروف «گربه شرودینگر» رو یادت بیاد.)
یه نکته خفن اینه که معمولا ذخیره‌سازی اطلاعات کوانتومی خیلی سخت و شکننده‌ست، چون ذرات با هر چی برخورد کنن یا اندازه‌گیری بشن، اطلاعاتشون از بین می‌ره. اما اکسایتون‌های تاریک چون کمتر با محیط بیرون تعامل دارن، اطلاعاتشون رو مدت بیشتری حفظ می‌کنن!
اینجوری می‌شه که دانشمندا امید دارن این کشف باعث پیشرفت تو حافظه‌ها و مخابرات کوانتومی بشه. مثلاً یه روزی بتونیم شبکه‌های اینترنت کوانتومی درست کنیم که اطلاعات اصلاً قابل هک نباشه!
در واقع، پروژه‌ای که تعریف کردم، نشون داد می‌تونیم حالت کوانتومی رو توی این سیستم‌ها ذخیره و بازخوانی کنیم. آزمایش توی یه لایه فوق باریک از یه نیمه‌رسانا انجام شد (که معمولاً توش خاصیت‌های عجیب‌غریب کوانتومی پررنگ‌تره!) و با یه ترکیب دقیق از نور و مغناطیس، کنترل کامل رو داشتن.
جمع‌بندی کنم: این کار یعنی ذخیره‌سازی و کنترل اطلاعات کوانتومی تو مواد نیمه‌رسانا به کمک لیزر و میدان مغناطیسی رو ممکن کردن. یعنی یه قدم بزرگ به سمت حافظه‌های کوانتومی که واقعاً می‌تونن انقلاب کنن! خلاصه، حالا حالاها باید منتظر خبرهای داغ از این تیم و تکنولوژی اکسایتون‌های تاریک باشیم!
منبع: +
