Цей «квантовий мікрофон» може слухати одну звукову частинку

Квантовий стан

Дослідники зі Стенфордського університету розробили «квантовий мікрофон», досить чутливий для вимірювання окремих звукових частинок, званих «фононами».

«Ми очікуємо, що цей пристрій дозволить використовувати нові типи квантових датчиків, перетворювачів і запам'ятовуючих пристроїв для майбутніх квантових машин», — заявив керівник дослідження Амір Сафаві-Наейні, доцент кафедри прикладної фізики в Стенфорді у своєму блозі в університеті.

Енергія коливань

Фонони — це окремі пакети вібраційної енергії, які часто проявляються у вигляді звуку або тепла. Але вимір окремих фононів, за словами Стенфорда, до сих пір було неможливо.

«Один фонон відповідає енергії, о десятій трильйонів трильйонів разів меншою енергії, необхідної для підтримки лампочки протягом однієї секунди», — каже аспірант Патрісіо Аррангойз-Арріола, один з перших авторів дослідження, яке було опубліковано в Журнал Природа в середу.

Нанорозмірні резонатори

За словами Стенфорда, замість звуку, що рухається через мембрану всередині звичайного мікрофона, в квантовому мікрофоні використовуються переохолоджені резонатори — настільки малі, що їх можна побачити тільки через електронний мікроскоп, — які діють як «дзеркало звуку».

Пристрій може закласти основу для нового способу зберігання інформації, закодованої у вигляді фононів, замість того, щоб покладатися на фотони, на які сучасні квантові комп'ютери покладаються для кодування інформації. Це може зробити майбутні механічні квантові комп'ютери ще більш компактними та ефективними, оскільки фононами легше маніпулювати й вони мають набагато меншу довжину хвилі, ніж легкі частинки.

«Звук має ту гранулярність, з якої ми зазвичай не стикаємося», — сказав Сафаві-Наейні. «Звук на квантовому рівні хрумтить».

Джерела: Стенфордський університет