В Стэнфорде создан микрофон, улавливающий кванты звука

Физики из Стэнфорда 24 июля в журнале Nature рассказали о созданном ими квантовом микрофоне, устройстве настолько чувствительном, что оно может измерять «элементарные частицы» звука — фононы. Это изобретение в конечном итоге может привести к появлению более миниатюрных и более эффективных квантовых компьютеров, работа которых основана на манипулировании не светом, а звуком.

Квантовый микрофон представляет собой массив наномеханических резонаторов, состоящих из периодических структур, которые действуют как зеркало для звука. Эти резонаторы включены в сверхпроводящую цепь квантового бита, одновременно существующего в двух состояниях и имеющего характерную частоту, которую можно считывать электронным образом.

Резонаторы с введёнными в них дефектами действуют как ловушки для фононов, напрямую связанных с кубитом так называемым дисперсионным взаимодействием. Такая связь заставляет частоту кубита смещаться пропорционально количеству фононов в резонаторах. Измеряя эти изменения, исследователи могут определить уровни квантованной энергии вибрирующих резонаторов. Они выглядят как пики в спектре кубита и в этой работе наблюдались впервые.

Совершенствование возможностей точного генерирования и детектирования фононов будет способствовать появлению новых типов квантовых устройств, обеспечивающих сохранение и извлечение информации, закодированной в частицах звука.

«В настоящее время люди применяют для кодирования этих состояний фотоны. Мы хотим использовать фононы, так как это дает много преимуществ, — пояснил один из участников исследования. — Наше устройство является важным шагом на пути к созданию «механического квантово-механического компьютера»».