Trong phòng thí nghiệm của Stanford, một bộ cộng hưởng cơ học nhỏ bé bỗng nhiên ngừng rung động không phải một cách êm ả, mà là giật một cái — đúng như cơ học lượng tử đã tiên đoán. Các nhà khoa học lần đầu tiên ghi lại được khoảnh khắc này trong thời gian thực: lượng tử của âm thanh, hay phonon, đã chuyển từ trạng thái năng lượng này sang trạng thái năng lượng khác chỉ trong vài phần nghìn giây.
Phonon là những phần rời rạc của dao động, tương tự như photon của ánh sáng. Trong thế giới thông thường, âm thanh tắt dần từ từ, như tiếng chuông sau khi bị gõ. Ở cấp độ lượng tử, năng lượng thay đổi theo từng bước nhảy, và giờ đây các nhà nghiên cứu dưới sự dẫn dắt của Amir Safavi-Naini đã có thể bắt được một bước nhảy như vậy «ngay tại chỗ».
Chìa khóa thành công là một bộ cộng hưởng cực nhỏ có khả năng «ngân vang» suốt hai phần nghìn giây — đối với kích thước của nó thì đó là một khoảng thời gian khổng lồ. Trong khoảng thời gian đó, một qubit siêu dẫn được nối với bộ cộng hưởng đã kịp thực hiện hàng trăm phép đo và xác định chính xác thời điểm phonon biến mất, chuyển từ trạng thái «1» sang «0».
Thí nghiệm mở ra con đường dẫn tới những công nghệ lượng tử mới. Trong các máy tính lượng tử, những bước nhảy như vậy thường trở thành nguồn gốc của sai số; khả năng theo dõi chúng là một bước quan trọng để sửa lỗi. Ngoài ra, độ nhạy của thiết bị sẽ cho phép tạo ra những cảm biến siêu chính xác, chẳng hạn để phát hiện từng protein riêng lẻ bên trong tế bào.
Trong tương lai, việc kiểm soát âm thanh lượng tử cũng sẽ cải thiện cả những thiết bị thường ngày: điện thoại thông minh, cảm biến âm thanh và các thiết bị khác, nơi âm thanh đóng vai trò then chốt. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science và khép lại cuộc tìm kiếm kéo dài một thế kỷ, vốn bắt đầu từ đầu thế kỷ XX.
Giờ đây âm học lượng tử đang chuyển từ lý thuyết sang thực tiễn, và điều này thay đổi cách nhìn về việc có thể điều khiển các dao động ở cấp độ cơ bản nhất như thế nào.
