Команда Стэнфордского университета впервые напрямую зафиксировала квантовые скачки звука в механическом резонаторе. Результаты опубликованы в журнале Science. Об этом рассказывает сайт Phys.org.
Квантовые скачки — внезапные переходы между энергетическими состояниями — теоретически описаны ещё в начале XX века. В 1986 году их продемонстрировали на захваченных ионах, в 2007-м — на фотонах. Наблюдение таких скачков у звука оставалось недостижимым, пока группа физика Амира Сафави-Наэини не записала эти явления.
Квант звука — фонон — представляет собой согласованное движение большой группы атомов. Резонатор размером с микроскопический камертон способен вибрировать две миллисекунды, что позволило провести сотни измерений и зафиксировать момент перехода энергии из состояния 1 в 0.
Соавторы исследования Такума Макихара и Эрик Шакиль соединили резонатор со сверхпроводящим кубитом — электрической цепью, которая хранит квантовую информацию и служит детектором. Кубит многократно проверял состояние фонона в течение вибрации, что и позволило записать момент скачка.
Обнаружение квантовых скачков звука может помочь решить проблему коррекции ошибок в квантовых вычислениях, где скачок означает ошибку. Платформа также пригодится для сверхточного зондирования: команда Сафави-Наэини совместно с физиком Майклом Руксом из Калтеха уже использует её для обнаружения белков в клетках. Технология может улучшить устройства, где звук играет ключевую роль, включая смартфоны.