"Квантовый микрофон" распознает каждую мельчайшую частицу звука

Учёные Стэнфордского университета создали "квантовый микрофон", способный обнаруживать мельчайшие из известных на сегодня частиц звука – порции колебательной энергии, которые называются фононами. Возможно, данное устройство ляжет в основу разработки более эффективных разновидностей квантовых компьютеров.

До настоящего времени измерение фононов не представлялось возможным, поскольку обычные микрофоны не обладают достаточной чувствительностью. Действие микрофона основывается на воздействии звуковых волн на мембрану, однако размеры фононов не позволяют отслеживать их по отдельности.

Новизна предложенного подхода состоит в том, что вместо опосредованного исследования звуковых волн разработанный прибор измеряет энергию фононов напрямую с помощью резонаторов очень малого размера, которые работают как зеркала для звука. Устройство может улавливать фотоны и замерять вызываемые ими колебания, учитывая, что различные уровни энергии соответствуют различному количеству фононов.

Данный прибор, описание которого приводит издание Nature, может помочь в создании нового типа квантового компьютера. Не исключено, что возможность обнаруживать малые порции звука проложит дорогу разработке устройств, кодирующих информацию при помощи звуковой энергии, что позволит хранить крупные массивы данных на небольших носителях.

Такой фононный квантовый компьютер может оказаться компактнее и производительнее, чем квантовый компьютер, работающий на основе фотонов или световых частиц, поскольку фононами проще управлять. Если исследователям удастся разработать фононный квантовый компьютер, он сможет хранить больше данных на меньших носителях, чем фотонный.