في مكان ما في عالم الكم، تجري أحداث صغيرة للغاية. فقد ابتكر باحثون ماسات صغيرة للغاية تسبح في الهواء، يبلغ قطرها حجم 350 خيطًا من الحمض النووي البشري، وتعكس الضوء مثل كرة الديسكو أثناء دورانها لأكثر من مليار مرة في الدقيقة.
إن هذه الزينة الصغيرة هي من ابتكار علماء جامعة بيردو، الذين يستخدمونها لإجراء قياسات فائقة الدقة من شأنها أن تساعد في توضيح العلاقة بين ميكانيكا الكم والجاذبية. وكانت هناك محاولات سابقة لرفع الماس النانوي في الهواء، ولكن تحقيق ذلك يتطلب ظروفاً دقيقة للغاية.
وقال تونجكانج لي، أستاذ الفيزياء والفلك في جامعة بيرديو، في بيان: “في الماضي، واجهت التجارب التي أجريت على هذه الماسات العائمة صعوبات في منع فقدانها في الفراغ وقراءة البتات الكمومية الدوارة. ومع ذلك، في عملنا، نجحنا في رفع الماس في فراغ عالٍ باستخدام مصيدة أيونات خاصة. وللمرة الأولى، تمكنا من مراقبة والتحكم في سلوك البتات الكمومية الدوارة داخل الماسة العائمة في فراغ عالٍ”.
إن البتات الكمومية، وهي النسخ الكمومية من البتات الحاسوبية، هي الوحدة الأساسية للمعلومات الكمومية، حيث تستخدم المواد شبه الموصلة لاحتجاز شحنات الإلكترونات الفردية ودورانها المرتبط بها. ولخلق الظروف اللازمة لدراسة كيفية تأثير دوران الماس على البتات الكمومية، كان على الباحثين تدوير الماس بسرعة مذهلة تبلغ 1.2 مليار دورة في الدقيقة.
تمكنوا من القيام بذلك من خلال إنشاء رقاقة ياقوت مطلية بالذهب بسمك 300 نانومتر، باستخدام الطباعة الضوئية، وهي نفس التقنية المستخدمة في صنع رقائق الكمبيوتر. تم إنشاء الماس نفسه، الذي يبلغ متوسط قطره 750 نانومتر، باستخدام ضغط شديد ودرجات حرارة عالية، مما أدى إلى تسريع العملية الطبيعية التي تمنحنا الصخور المتلألئة. تحتوي الماسات على هياكل صغيرة يمكن أن تستضيف كيوبتات الدوران الإلكتروني.
ولقياس دوران الماس، تم توجيه ليزر أخضر نحوه، مما أدى إلى إصدار ضوء أحمر. وقد سمح هذا الضوء بدوره للباحثين بتحديد حالات دوران الإلكترونات. واستُخدم ليزر آخر لمراقبة دوران الماس النانوي. وبينما يدور، يقوم الماس النانوي بتشتيت ضوء الليزر تحت الأحمر، تمامًا مثل كرة الديسكو.
في حين أن التقنية الجديدة، التي تم وصفها في ورقة بحثية في مجلة اتصالات الطبيعة، وقال الباحثون إن هذا الاكتشاف سيسمح بدراسة مفاهيم معقدة مثل الفيزياء الكمومية، كما أن هناك تطبيقات عملية له أيضًا، مثل استخدامه في أجهزة قياس التسارع الدقيقة وأجهزة استشعار المجال الكهربائي.
ولسوء الحظ، لم تكن هناك أي كلمة حول ما إذا كان الفريق قادرًا أيضًا على اختراع عصي متوهجة صغيرة جدًا.