史丹福大學的物理學家開發出高敏感度的「量子麥克風」，可探測到聲音的微觀能量單位——聲子（phonon）。研究者表示，這將為造出更小、效率更高的量子電腦奠定基礎。

愛因斯坦最早在1907年提出聲子的概念，認為聲子是振動的原子發出的能量單位。這些不可見的能量單位，根據其運動頻率可體現為聲音或熱量。就像光子是承載光線能量的微小單位一樣，聲子是承載聲音能量的量子單位，其振動能量呈離散狀態。研究稱，「就像由不同的台階組成一段樓梯一樣」。

然而這些「台階」之間的差異太小了，在這份研究之前，科學家都無法探測聲子的狀態。

這份研究通過探測粒子的福克態（Fock state）來測量聲子的數量，造出了「世界上最敏感的麥克風」。不同數量的聲子體現為不同的福克態。發佈研究的公文解釋說，「比如福克態1代表含有1個聲子，越高的福克態代表越大的音量」。

研究者利用超低溫納米機械共振器，與一個超導回路結合造出「量子麥克風」。這種回路組成的量子比特可通過電子設備讀取。

研究者稱，由於聲子的波長比光子小得多，更易於操控，因此使用聲子編碼進行存儲和讀寫操作的量子電腦，將比用光子的量子電腦更小、效率更好。

「目前人們用光子來研發量子電腦。我們想使用聲子，這將有很多優勢。」這份研究的負責人Safavi-Naeini說，「我們的設備是造出『機械化量子電腦』的重要一步。」

「我們希望這種設備為將來量子感應器、傳感器和存儲設備舖路。」

這份研究7月24日發表在《自然》（Nature）期刊上。◇

 

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