Stanford Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, ses veya ısı olarak tezahür eden hareket veya kantenin bölünmez kısımları olarak görülen fononları tespit edebilecek kadar hassas bir nanomikfon yarattılar. Dünyamızdaki çoğu maddenin aksine, fononların enerjileri kısıtlanır ve farklı fragmanlar veya segmentler olarak görünür.
Daha önce, fononları ölçmek mümkün değildi
Kuantum mikrofondan önce, bilim insanları kendi bölümleri arasındaki boşlukları (enerji durumları arasındaki farklar) küçük olduğu için fononları ayrı ayrı ölçemediler.
Nanomikfon araştırmacısı Patricio Arriola, "bir fononun, bir ampulü bir saniye boyunca tutmak için gereken enerjiden on trilyon kez daha az enerjiye karşılık geldiğini" açıklar. Düzenli bir mikrofona sahip fononların sayısını sorma konusundaki zorunluluk, faaliyetin kendisinin zaten ölçülmesi gereken enerjiyi bozmaya yetecek kadar enerji ürettiği andan itibaren başlar.
Standart bir mikrofonda, ses dalgası kaymaları ölçülebilir elektrik voltajlarına dönüştürülür. Bir kuantum nesnesinin konumunu değiştirmeden bulmak mümkün olmadığından, geleneksel yöntem atıldı.
Kuantum mikrofonun olanakları
Kuantum mikrofondan, fizikçiler doğrudan ses dalgalarındaki fonon sayısını ölçecekler. Bunun için, her bir durumun bir seviyesine sahip olduğu Fock durum ölçeğini kullanacaklar ve her seviyeye yalnızca belirli sayıda oluşturulan fonona dayanarak ulaşılacak.
Kuantum mikrofon, farklı durumlarda fonon üreten nanomekanik rezonatörlere sahiptir. Periyodik yapıları, yapay ağlarda "kusur" üreten bir uyaran aldıktan sonra fononların bu yapılar arasında sıkışmasını sağlayan ses aynaları olarak işlev görür.
Sıkışmış ve hareket eden fononlar, miktarlarına göre enerji seviyeleri üretecek, böylece onları araştırmacılara sayılabilir hale getirecektir.
Buluş, daha küçük ve daha verimli akustik kuantum bilgisayarlarının, gelecekteki kuantum makineleri için depolama aygıtlarının, kuantum sensörlerinin, ses lazerlerinin, diğerlerinin geliştirilmesine yardımcı olmalıdır.