Fizikçiler ses parçacıklarını kuantum mikrofonla sayıyor
Fizikçiler, fonon adı verilen tek tek ses parçacıklarını ölçebilecek kadar hassas bir “kuantum mikrofonu” geliştirdiler.
aracılığıyla geliştirilen cihaz, ABD Ulusal Bilim Vakfı-finansmanlı araştırma, dergide detaylandırılmıştır Doğa. Işık yerine sesi manipüle ederek çalışan daha küçük, daha verimli kuantum bilgisayarlara yol açabilir.
Bir fizikçi olan çalışma lideri Amir Safavi-Naeini, “Bu keşfin, gelecekteki kuantum makineleri için yeni tür kuantum sensörlerine, dönüştürücülere ve depolama cihazlarına izin vermesini bekliyoruz” dedi. Stanford Üniversitesi.
İlk olarak 1907’de Albert Einstein tarafından önerilen fononlar, titrek atomlar tarafından yayılan titreşimsel enerji paketleridir. Bu bölünmez hareket paketleri veya kuantumları, frekanslarına bağlı olarak ses veya ısı olarak tezahür eder.
Işığın kuantum taşıyıcıları olan fotonlar gibi, fononlar nicelleştirilmiştir, yani titreşim enerjileri ayrık değerlerle sınırlıdır – tıpkı bir merdivenin farklı adımlardan oluşmasına benzer.
Safavi-Naeini, “Ses, normalde yaşamadığımız bu ayrıntı düzeyine sahip.” Dedi. “Ses, kuantum seviyesinde çatırdıyor.”
Şimdiye kadar, bilim adamları mühendislik yapılarındaki fonon durumlarını doğrudan ölçemediler çünkü durumlar arasındaki enerji farkları – merdiven benzetmesinde, adımlar arasındaki boşluk – yok denecek kadar küçük.
Bu sorunu çözmek için ekip, atomların fısıltılarını dinlemek için kuantum ilkelerinden yararlanan dünyanın en hassas mikrofonunu tasarladı.
Sıradan bir mikrofonda, gelen ses dalgaları bir iç zarı hareket ettirir; bu fiziksel yer değiştirme ölçülebilir gerilime dönüştürülür.
Fononları hassas bir şekilde oluşturma ve tespit etme becerisine hakim olmak, ses parçacıkları olarak kodlanmış bilgileri depolayabilen ve alabilen veya optik ve mekanik sinyaller arasında sorunsuz bir şekilde dönüştürebilen yeni tür kuantum cihazlarının yolunu açmaya yardımcı olabilir.
Bu tür cihazlar, foton kullanan kuantum makinelerinden daha kompakt ve verimli olabilir, çünkü fononların manipüle edilmesi daha kolaydır ve ışık parçacıklarından binlerce kat daha küçük dalga boylarına sahiptir.