Стенфорд университетінің физиктері алғаш рет дыбыстың кванттық секірістерін нақты уақытта тікелей бақылады. Эксперимент нәтижелері Science журналында жарияланды. Зерттеушілер микроскопиялық механикалық резонатор жасады, ол жүйенің бір энергетикалық деңгейден екіншісіне күрт ауысқан сәтін көруге мүмкіндік берді. Ғалымдар фонондармен – механикалық тербелістердің кванттарымен жұмыс істеді. Қалыпты әлемде дыбыс біртіндеп бәсеңдейді, бірақ кванттық деңгейде энергия жеке порциялармен өзгереді.
Кванттық секірістер XX ғасырдың басында болжанған. 1986 жылы оларды алғаш рет ұсталған иондарда, ал 2007 жылы – фотондарда байқаған. Фонондар үшін алдыңғы эксперименттер жанама дәлелдер берді, бірақ нақты уақытта жеке ауысуларды әлі тіркемеген.
Эксперимент үшін команда чип технологияларын пайдалана отырып жасалған резонатор әзірледі, бұл тербелістердің бәсеңдеу уақытын ұзақ етуге мүмкіндік берді – шамамен 2 мс. Осы уақыт аралығында ғалымдар жүздеген өлшеулер жүргізіп, фонон энергиясының 1 деңгейден 0 деңгейге ауысқанын анықтай алды. Резонаторды күйді анықтайтын және әр өлшеуде жүйені бұзбай бірнеше рет тексеретін аса өткізгіш кубитпен байланыстырды. Зерттеу жетекшісі Амир Сафави-Наэини: «Біз тербелетін объектілердің кванттық мінез-құлық көрсете алатынын көрдік. Бұл кванттық есептеулер мен сенсорлардағы көптеген операциялар үшін қажетті шарт», - деп атап өтті.
Қолданудың мүмкін нұсқаларының бірі кванттық компьютерлердегі қателерді түзетумен байланысты: кванттық күйлер тұрақсыз, ал кейбір архитектураларда жүйенің деңгейлер арасындағы ауысуы қате дегенді білдіреді, оны түзету үшін алдымен пайда болу сәтін анықтау қажет. Мұндай өзгерістерді нақты уақытта қадағалау мүмкіндігі механикалық резонаторлар негізіндегі жүйелер үшін негіз жасайды. Алайда қазіргі эксперимент – фундаментальды жұмыс, дайын қате түзету әдісі емес.
Тағы бір бағыт – аса сезімтал сенсорлар. Стэнфорд командасы Калифорния технологиялық институтының ғалымдарымен бірге резонатор мен кубит байланысын жасушалар ішіндегі белоктарды анықтау және сәйкестендіру үшін пайдалану мүмкіндігін зерттеуде. Авторлар технологияны электроникада қолдану мүмкіндігін де жоққа шығармайды: механикалық тербелістер смартфондар мен басқа құрылғыларда қолданылады, ал оларды дәлірек басқару жаңа акустикалық компоненттерді жасауға мүмкіндік беруі мүмкін.
Ұқсас мақалалар
