في مختبر جامعة شتوتغارت، تحولت الذرات، التي لا يتجاوز حجمها في حالتها العادية حجم جسيم غبار، فجأة إلى عمالقة. بلغت مداراتها الإلكترونية قطرًا قدره 1.1 ميكرومتر — أي أكبر بعشرة آلاف مرة من الذرات العادية. وهذه الذرات «المنتفخة» من نوع ريدبرغ هي التي مكنت الفيزيائيين من تحطيم ثلاثة أرقام قياسية عالمية في آن واحد.
مفتاح النجاح هو الانتقال إلى حالات ريدبرغ الدائرية عند درجة حرارة الغرفة. في السابق، كان التبريد بالهيليوم السائل ضروريًا للحماية من الإشعاع الحراري. وقد نجح الفريق بقيادة الأستاذ تيلمان بفاو والدكتور فلوريان ماينرت في حجب الذرات عن إشعاع الجسم الأسود، وحقق زمن حياة قدره 11 ميلي ثانية — أي أطول بعشرين مرة من النتائج السابقة. وفي الوقت نفسه، سجلوا زمن تخزين قياسيًا في الملاقط الضوئية بلغ 133 ميلي ثانية.
تتفاعل ذرات ريدبرغ على مسافة خمسة ميكرومترات — وهي مسافة هائلة بمقاييس الذرات. وهذا يسمح بترتيبها في مصفوفات منظمة والتحكم الدقيق في التفاعل، وهو أمر بالغ الأهمية للمحاكيات الكمومية. وتُعد الذرات المتعادلة في الملاقط الضوئية بالفعل واحدة من أكثر المنصات الواعدة للأجهزة الكمومية القابلة للتوسع.
لا يقتصر هذا الإنجاز على أهميته للعلوم الأساسية فحسب. فزمن التخزين الطويل للمعلومات الكمومية يقلل من احتمال وقوع أخطاء أثناء الحسابات، كما أن العمل عند درجة حرارة الغرفة يزيل العقبة الرئيسية أمام التطبيق العملي. ويشير الباحثون إلى أن طريقتهم تستند إلى فكرة فيزيائية من سنوات 1980، لكنها مُكيّفة مع المنصات الكمومية الحديثة.
وفي السنوات المقبلة، يخطط الفريق لإنشاء محاكيات كمومية وحواسيب وأجهزة استشعار عالية الدقة أكثر قوة على هذا الأساس. ويؤكد النشر في Nature Communications أن الأرقام القياسية الثلاثة ليست مصادفة، بل اختراق منهجي يقربنا من عصر التقنيات الكمومية الموثوقة.
