У лабораторії Стенфордського університету крихітний механічний резонатор раптом перестав вібрувати плавно, а ривком — саме так, як передбачала квантова механіка. Вчені вперше зафіксували цей момент у реальному часі: квант звуку, або фонон, перейшов з одного енергетичного стану в інший за частки мілісекунди.
Фонони — це дискретні порції вібрації, аналогічні фотонам світла. У звичайному світі звук затухає поступово, як дзвін після удару. На квантовому рівні енергія змінюється стрибками, і тепер дослідники під керівництвом Аміра Сафаві-Наїні змогли спіймати такий стрибок «на льоту».
Ключем до успіху став мікроскопічний резонатор, здатний «дзвеніти» цілих дві мілісекунди — для його розміру це величезний термін. За цей час надпровідний кубіт, з'єднаний з резонатором, встиг зробити сотні вимірювань і точно визначити момент, коли фонон зник, перейшовши зі стану «1» у «0».
Експеримент відкриває шлях до нових квантових технологій. У квантових комп'ютерах такі стрибки часто стають джерелом помилок; уміння їх відстежувати — важливий крок до виправлення помилок. Крім того, чутливість пристрою дозволить створювати надточні сенсори, наприклад для виявлення окремих білків усередині клітин.
У перспективі контроль квантового звуку покращить і повсякденні гаджети: смартфони, акустичні датчики та інші прилади, де звук відіграє ключову роль. Дослідження опубліковано в журналі Science і завершує столітній пошук, розпочатий ще на початку XX століття.
Тепер квантова акустика переходить з теорії в практику, і це змінює уявлення про те, як можна керувати вібраціями на найфундаментальнішому рівні.
