Nauka.ua

Фізики вперше побачили, як звук зникає квантовими стрибками Володимир Нестеренко 25 Sер 2026, 13:34 Фізики вперше простежили, як енергія звуку в мікроскопічній пластинці зникає окремими порціями — фононами, а не плавно. Для цього вони з’єднали резонатор із надпровідним кубітом, зміна частоти якого дала змогу зафіксувати стрибки між станами з одним фононом і без нього. Такий спосіб вимірювання, що майже не змінює кількості фононів у резонаторі, може в майбутньому допомогти відстежувати помилки механічних кубітів — квантових носіїв інформації, що зберігають її у механічних коливаннях. Результати дослідження опублікували у журналі Sсіеnсе.Художнє зображення установки, за допомогою якої виявили квантові стрибки звуку: резонатор для створення звуку знаходиться над щілиною між електродами кубіта. Еrіk Szаkіеl

Як вдалося побачити квантові стрибки звуку?

Звук у твердому тілі виникає через механічні коливання його частинок, а квантова механіка передбачає, що енергія таких коливань є дискретною, тобто складається з порцій, які називають фононами. Але вимірювання самого руху пластинки показує лише плавне затухання, яке не дозволяє відрізнити квантову поведінку резонатора від класичної. До того ж таке вимірювання змінює імпульс самої пластинки. Щоб побачити дискретність енергії, необхідно рахувати фонони, не змінюючи їх кількість.Фізики окремо виготовили резонатор із ніобату літію та надпровідний кубіт, а потім поєднали їх так, щоб резонатор розташувався над вузькою щілиною між електродами кубіта. Кожен фонон трохи зміщував частоту кубіта, а дослідники серією мікрохвильових імпульсів зчитували цю зміну й так стежили, чи залишався у майже порожньому резонаторі один фонон. Після підготовки резонатора у стані з одним фононом дослідники багато разів перевіряли, чи він і далі перебуває у цьому стані, чи вже перейшов в основний стан без фононів. Виявилося, що в різних запусках цей перехід ставався у випадковий момент і був різким, а не поступовим, що й показало квантові стрибки.

Як ще навчилися вимірювати й захищати квантові стани

💡  Раніше фізики впіймали один фотон у двох місцях, не зруйнувавши його квантового стану.☄️  Утім, квантові стани можуть порушити навіть космічні промені, які звинуватили у виникненні щонайменше п’ятої частини помилок квантових комп’ютерів.🧩  А фахівці Gооglе показали, що збільшення логічного кубіта може знизити частоту таких помилок.