Физики из Стэнфорда впервые зафиксировали квантовые скачки звука в реальном времени

Американские ученые впервые увидели, как отдельные фононы меняют энергетические состояния, что откроет новые пути для квантовых вычислений, пишет ScienceDaily.

Исследователи из Стэнфордского университета впервые в истории провели прямые наблюдения квантовых скачков звука в механическом резонаторе в режиме реального времени. Физикам удалось проследить, как отдельные фононы — квазичастицы и кванты колебательного движения — внезапно переходят из одного энергетического состояния в другое.

Для проведения эксперимента авторы работы создали микроскопический механический резонатор с помощью методов чиповой фабрикации. Устройство напоминает ультракомпактный камертон и способно сохранять механические вибрации на протяжении двух миллисекунд. Этот длительный интервал затухания позволил кубиту провести сотни последовательных измерений и зафиксировать точный момент, когда фонон совершает квантовый скачок, мгновенно меняя энергетическое состояние с единицы на ноль.

"Мы впервые смогли наблюдать за квантовым качеством звука в реальном времени и отслеживать перемещение единичных фононов", — отметили авторы исследования. Ранее физикам удавалось наблюдать подобные скачки только у фотонов и ионов, однако механические звуковые колебания до сих пор оставались недоступны для столь точного контроля.

Открытие имеет высокое практическое значение для развития информационных технологий. В квантовых компьютерах подобные скачки нередко сигнализируют о возникновении ошибок. Возможность отслеживать их в звуковых системах позволит эффективно находить и исправлять сбои при вычислениях. Кроме того, сочетание кубитов и механических резонаторов может стать основой для ультрачувствительных биологических датчиков, способных распознавать отдельные белки внутри живых клеток.

Нашли ошибку в публикации?Сообщите нам об этом.