物理學家創造量子麥克風來統計聲音粒子數量
斯坦福大學的物理學家們發明了一種稱為“量子麥克風”的裝置,這種裝置的靈敏度足以測量被稱為聲子的單個聲音粒子。科學家們說,新設備將允許未來量子機器使用新型的量子傳感器、傳感器和存儲設備。
聲子是1907年愛因斯坦首次提出的一種物質,它是由抖動的原子發出的一包振動能量的名稱。這些振動能量根據其頻率表現為聲音或熱量。聲子具有受限於離散值的振動能量。機械系統的能量可以用不同的“fock”狀態表示為0、1、2等,這取決於它產生的聲子數。斯坦福大學的研究小組發明了世界上最靈敏的麥克風,它使用量子原理來拾取原子的低語。它通過測量Fock狀態並因此測量聲子的數量來實現。
科學家們知道1 Fock狀態有一個聲子,2個Fock狀態有兩個,依此類推。量子麥克風由一個超冷的納米機械諧振器組成,它非常小,只有通過電子顯微鏡才能看到。諧振器被耦合到一個超導電路上,該電路包含無電阻運動的電子對。該電路形成量子比特,可以同時存在於兩個狀態並且具有固有頻率。諧振器引入的缺陷形成周期性結構,其作用類似於聲音的反射鏡並且在結構的中間捕獲聲子。該團隊表示,掌握精確生成和檢測聲子的能力可以為新的機械設備鋪平道路,這些設備可以存儲和檢索編碼為聲音粒子的信息。該系統還可以在光學和機械信號之間無縫轉換。