🟠پژوهشگران برای نخستین‌بار موفق به رصد آنی جهش کوانتومی در صوت شدند

🎖پژوهشگران دانشگاه #استنفورد برای نخستین بار موفق شدند جهش‌های کوانتومی صدا را به صورت آنی مشاهده کنند.

🔹 این رویداد، گذارهای ناگهانی یک سیستم از یک تراز انرژی به تراز دیگر است و پیش‌تر در #یون‌های_به‌دام‌افتاده در سال ۱۹۸۶ و در فوتون‌ها در سال ۲۰۰۷ دیده شده بود، اما مشاهده آن در صدا تا کنون ممکن نشده بود. نتایج این یافته در Science منتشر شده است.

🔸واحد کوانتومی صدا را فونون (Phonon) می‌نامند؛ یعنی کوچک‌ترین مقدار گسسته انرژی صوتی که برخلاف فوتون (واحد کوانتومی نور)، نماینده حرکت هماهنگ گروه بزرگی از اتم‌ها است. پژوهشگران یک تشدیدگر مکانیکی (Mechanical Resonator) بسیار کوچک ساختند که با فناوری‌های تراشه‌سازی ساخته شده و مانند یک دیاپازون میکروسکوپی عمل می‌کند. این تشدیدگر می‌تواند حدود دو میلی‌ثانیه نوسان کند؛ اگر همین توانایی در یک دیاپازون معمولی وجود داشت، ساعت‌ها به صدا درمی‌آمد.

🔹عاملی که این موفقیت را ممکن کرد، زمان طولانی میرایی یا «زمان زنگ‌خوردن» (Ringdown Time) تشدیدگر بود که اجازه داد صدها قرائت پی‌درپی انجام شود و لحظه ناپدید شدن ارتعاش و جهش صدا از تراز انرژی ۱ به ۰ ثبت شود. برای این کار، پژوهشگران تشدیدگر را با یک کیوبیت ابررسانا جفت کردند؛ کیوبیت مداری الکتریکی است که اطلاعات کوانتومی را نگه می‌دارد و نقش آشکارساز را بازی می‌کند. چالش اصلی، خواندن اطلاعات از یک سامانه کوانتومی بدون برهم زدن حالت شکننده آن بود.

🔸این کیوبیت در طول دو میلی‌ثانیه نوسان، بارها بررسی می‌کند که فونون درون تشدیدگر در تراز انرژی ۱ است یا ۰، و بدین‌سان لحظه دقیق جهش کوانتومی ثبت می‌شود. چنین توانایی‌ای می‌تواند به تصحیح خطا در رایانش کوانتومی کمک کند، زیرا در بسیاری از معماری‌های کوانتومی، جهش کوانتومی به معنای خطا است و شناسایی زمان وقوع آن دشوار بوده است.

🔹 از سوی دیگر، ترکیب تشدیدگر مکانیکی و کیوبیت به‌دلیل ابعاد کوچک و حساسیت بالا، بستری توانمند برای حسگری فوق‌حساس فراهم می‌کند؛ همکاری تیم استنفورد با تیم Caltech برای شناسایی پروتئین‌ها درون سلول‌ها یکی از کاربردهای این حسگری فوق حساس است. به گفته پژوهشگران، این دستاورد گامی بنیادین به سوی نسل بعدی فناوری‌هایی است که صدا در آن‌ها نقش اساسی دارد که از جمله‌ی آن می‌توان به تلفن‌های هوشمند اشاره کرد.

📎لینک خبر
🔸🔸🔸🔸🔸🔸
🔗 Website
🔗 Telegram
🔗 LinkedIn

#اخبار #حسگری_کوانتومی #کیوبیت_ابررسانا