A Stanford elsőként figyelt meg kvantumugrásokat hangban

A Stanford Egyetem kutatói a Science-ben közölték, hogy elsőként figyelték meg a hang kvantumugrásait. Amir Safavi-Naeini, a Stanford alkalmazott fizika docense és kollégái egyetlen fonont – a mechanikai rezgés diszkrét kvantumát – láttak hirtelen átlépni egyik energiaszintről a másikra. Ionokkal négy évtizede, fotonokkal két évtizeddel később már demonstrálták a jelenséget, hangban eddig nem.

Mikroszkopikus rezonátoruk nagyjából két milliszekundumig tartotta a rezgést, így mintegy 170-szer mérhették, van-e egy fonon vagy nulla. Egy ideig jellemzően „egyest” kaptak, majd véletlenszerűen „nullára” váltott a rendszer. A nehézség az volt, hogy a rezgő objektumot jól el kellett szigetelni, ugyanakkor elég erősen csatolni a detektorhoz; ehhez évek kellettek nanomechanikai rezonátorokon, szupravezető qubites méréseken. Korábbi kísérletek már igazolták a kvantált energiaszinteket; most valós időben követhető az átmenet.

A megfigyelés segítheti a hangot kvantuminformáció tárolására, kezelésére vagy detektálására használó eszközöket, köztük a kvantumhibajavítást és érzékeny szenzorokat. Egyelőre elvi bizonyítás: minden mérés nagyjából 99 százalékban megőrzi a fononszámot, de a sok mérés miatt a zavar összeadódik. A következő lépés két, ugyanahhoz a qubithoz csatolt rezonátoros kvantummemória lenne, ahol az ismételt mérések hibát jelezhetnének a tárolt információ tönkretétele nélkül.