Акустика будущего. Ученые впервые зафиксировали квантовый скачок в звуке в реальном времени

Исследовательская группа из Стэнфордского университета под руководством физика Амира Сафавы-Наеины впервые в истории задокументировала квантовые скачки звука в механическом резонаторе.

В то время как квантовые переходы в ионах и фотонах наблюдались еще в 1986 и 2007 годах соответственно, фиксация таких скачков для звуковых элементарных частиц — фононов — оставалась сложным вызовом из-за хрупкости квантовых состояний.

Результаты работы опубликованы в журнале Science.

Для достижения такого результата ученые создали микроскопический механический резонатор, действующий как крошечный камертон и способный вибрировать в течение двух миллисекунд. Интегрировав его со сверхпроводящим кубитом, служившим неразрушающимся электрическим детектором, исследователи смогли многократно проверять состояние системы и зафиксировать момент резкого изменения энергии от состояния 1 до 0.

Это открытие не только доказывает, что вибрирующие объекты способны проявлять квантовые свойства, но и имеет огромное значение для будущих технологий. В частности, способность точно отслеживать квантовые скачки поможет в решении проблемы коррекции ошибок в квантовых вычислениях, а также откроет путь к созданию сверхчувствительных сенсоров для биологических исследований и усовершенствованию повседневных устройств, использующих звуковые волны.