Science: Физики достигли прорыва в квантовой механике, разделив фонон на две части

Science: Физики достигли прорыва в квантовой механике, разделив фонон на две части

На страницах журнала Science был описан эксперимент, в котором ученым удалось разделить фонон – минимальную частицу звука – на две части с помощью квантового эффекта. Это достижение может иметь далеко идущие последствия, такие как разработка звуковых версий квантовых компьютеров и чрезвычайно чувствительных измерительных приборов. Эксперимент также показывает, что странности квантового мира применимы не только к свету, но и к звуку.

Фононы имеют некоторые схожие свойства с фотонами, так как приглушение звука снижает количество фононов, а выключение лампочки уменьшает число фотонов. Однако, в отличие от фотонов, фононы не могут передвигаться в пустоте и требуют наличия среды, такой как воздух, вода или эластичный материал. Раздробить фононы на более мелкие части окончательно невозможно, но новый эксперимент показал, что при помощи квантовой механики это можно сделать на время.

Команда физиков из Университета Чикаго применила делитель звукового пучка, который пропускает примерно половину входящих фононов и отражает оставшиеся назад. Когда в делитель попадает всего один фонон в определенный момент времени, он входит в особое квантовое состояние, где реализуются оба варианта его развития. Отраженный и прошедший фонон взаимодействуют между собой, создавая интерференцию.

Эксперимент был проведен на очень высоких частотах звука внутри охлажденного до близких к абсолютному нулю устройства. Вместо использования динамиков и микрофонов, ученые использовали квантовые биты информации, чтобы передать фонон от одного бита к другому. По пути фонон встречал делитель звукового пучка.

Следующим шагом в этом эксперименте будет создание квантового вентиля с фононами, что будет являться одним из вентилей, необходимых для реализации настоящих квантовых вычислений, заявил один из исследователей, Эндрю Клиланд.

Хотя звуковые устройства могут не превзойти фотонные квантовые компьютеры, они могут привести к созданию новых квантовых приложений, хотя пока неизвестно, каких именно.

Источник: hightech.plus

Science XXI