科學家造出「量子麥克風」

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【新唐人北京時間2019年08月01日訊】斯坦福大學的物理學家開發出高敏感度的「量子麥克風」,可探測到聲音的微觀能量單位——聲子(phonon)。研究者表示,這將為造出更小、效率更高的量子計算機奠定基礎。

愛因斯坦最早在1907年提出聲子的概念,認為聲子是振動的原子發出的能量單位。這些不可見的能量單位,根據其運動頻率可體現為聲音或熱量。

就像光子是承載光線能量的微小單位一樣,聲子是承載聲音能量的量子單位,其振動能量呈離散狀態。研究稱,「就像由不同的台階組成一段樓梯一樣」。

然而這些「台階」之間的差異太小了,在這份研究之前,科學家都無法探測聲子的狀態。

這份研究通過探測粒子的福克態(Fock state)來測量聲子的數量,造出了「世界上最敏感的麥克風」。不同數量的聲子體現為不同的福克態。發佈研究的公文解釋說,「比如福克態1代表含有1個聲子,越高的福克態代表越大的音量」。

研究者利用超低溫納米機械共振器,與一個超導回路結合造出「量子麥克風」。這種回路組成的量子比特可通過電子設備讀取。

研究者稱,由於聲子的波長比光子小得多,更易於操控,因此使用聲子編碼進行存儲和讀寫操作的量子計算機,將比用光子的量子計算機更小、效率更好。

「目前人們用光子來研發量子計算機。我們想使用聲子,這將有很多優勢。」這份研究的負責人Safavi-Naeini說,「我們的設備是造出『機械化量子計算機』的重要一步。」

「我們希望這種設備為將來量子感應器、傳感器和存儲設備舖路。」

這份研究7月24日發表在《自然》(Nature)期刊上。

──轉自《大紀元》(記者張妮編譯)

(責任編輯:葉萍)

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