研究人員分裂聲子邁向新型線性機(jī)械量子計(jì)算機(jī)

這些實(shí)驗(yàn)是此類(lèi)實(shí)驗(yàn)中的第一次，可能會(huì)導(dǎo)致計(jì)算領(lǐng)域的新進(jìn)展。

芝加哥大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)探索了聲子的量子特性，聲子是傳輸聲音的量子粒子。他們已經(jīng)表明，聲子可以“分裂”成量子疊加態(tài)，表現(xiàn)得像光子，這表明聲子可以用于新型量子計(jì)算機(jī)，即線性機(jī)械量子計(jì)算機(jī)，它可以執(zhí)行獨(dú)特的計(jì)算。

當(dāng)我們聽(tīng)我們最喜歡的歌曲時(shí)，聽(tīng)起來(lái)像是連續(xù)不斷的音樂(lè)波實(shí)際上是以稱(chēng)為聲子的微小量子粒子包的形式傳輸?shù)摹?/p>

量子力學(xué)定律認(rèn)為，量子粒子基本上是不可分割的，因此不能分裂，但芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院 (PME) 的研究人員正在探索當(dāng)你試圖分裂聲子時(shí)會(huì)發(fā)生什么。

在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中——同類(lèi)實(shí)驗(yàn)中的第一個(gè)——由 Andrew Cleland 教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)使用一種稱(chēng)為聲學(xué)分束器的裝置來(lái)“分裂”聲子，從而證明它們的量子特性。通過(guò)證明分束器可用于為一個(gè)聲子誘導(dǎo)特殊的量子疊加態(tài)，并進(jìn)一步在兩個(gè)聲子之間產(chǎn)生干涉，研究團(tuán)隊(duì)邁出了創(chuàng)建新型量子計(jì)算機(jī)的第一個(gè)關(guān)鍵步驟。

該結(jié)果最近發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，并建立在普利茲克分子工程團(tuán)隊(duì)多年在聲子方面的突破性工作的基礎(chǔ)上。

在實(shí)驗(yàn)中，研究人員使用的聲子音調(diào)比人耳所能聽(tīng)到的高大約一百萬(wàn)倍。此前，Cleland 和他的團(tuán)隊(duì)弄清楚了如何創(chuàng)建和檢測(cè)單個(gè)聲子，并且是第一個(gè)糾纏兩個(gè)聲子的人。

為了展示這些聲子的量子能力，包括 Cleland 的研究生 Hong Qiao 在內(nèi)的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一個(gè)分束器，可以將一束聲波分成兩半，傳輸一半并將另一半反射回其源(分束器已經(jīng)存在用于光并且具有被用來(lái)證明光子的量子能力)。整個(gè)系統(tǒng)，包括兩個(gè)用于產(chǎn)生和檢測(cè)聲子的量子位，在極低的溫度下運(yùn)行，并使用單獨(dú)的表面聲波聲子，這些聲子在材料表面?zhèn)鞑?，在這種情況下，鈮酸鋰。

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