Физики из Стэнфорда впервые зафиксировали квантовый скачок звука
Материал подготовлен искусственным интеллектом на основе нескольких источников — ссылки на оригиналы приведены ниже.
Исследователи из Стэнфордского университета впервые напрямую зафиксировали квантовый скачок фонона — минимальной единицы звуковой энергии — в реальном времени. Для этого они соединили микроскопический механический резонатор со сверхпроводящим кубитом, который зафиксировал переход с энергетического уровня 1 на уровень 0. Результаты опубликованы в журнале Science.
Ключевые факты
- В эксперименте использовался микроскопический механический резонатор, созданный по стандартным технологиям производства микрочипов.
- Резонатор способен сохранять вибрацию в течение двух миллисекунд, что является огромным сроком для квантовой системы.
- Сверхпроводящий кубит выполнял роль сверхаккуратного детектора, непрерывно проверяя состояние вибрации, не сбивая её.
- Наблюдаемый фонон совершил мгновенный скачок с энергетического уровня 1 на уровень 0, что является дискретным переходом, характерным для квантового поведения.
- Результаты исследования опубликованы в научном журнале Science.
Экспериментальная установка
Команда из Стэнфорда изготовила микроскопический механический резонатор с помощью стандартных методов производства микрочипов. Устройство работает как миниатюрный камертон и может поддерживать вибрацию в течение двух миллисекунд. Чтобы наблюдать квантовый скачок, не разрушая хрупкую систему, исследователи соединили резонатор со сверхпроводящим кубитом. Кубит действовал как сверхчувствительный детектор, непрерывно проверяя состояние вибрации, не сбивая её.
Квантовое поведение звука
В макроскопическом мире звук затухает плавно, как затихающий колокол. На квантовом уровне звуковая энергия уменьшается дискретными порциями — фононами, которые представляют собой коллективное движение миллионов атомов. Эксперимент зафиксировал точный момент, когда фонон совершил мгновенный скачок с энергетического уровня 1 на уровень 0. Ранее прямые наблюдения квантовых скачков удавались только для ионов в 1986 году и фотонов в 2007 году.
Практическое значение
Возможность фиксировать квантовые скачки звука поможет улучшить коррекцию ошибок в квантовых компьютерах, точно определяя момент сбоя информации. Чувствительность комбинации резонатора и кубита может позволить создавать детекторы нового поколения, способные распознавать отдельные молекулы белков внутри живых клеток.
4 источника
Время · отставание