Każdego dnia otaczają nas setki różnych dźwięków. Czy zastanawiałeś się kiedyś nad strukturą dźwięku? Z kursu fizyki szkolnej wiemy o falach dźwiękowych, ale wszystko w naszym Wszechświecie składa się z cząstek elementarnych. Fala dźwiękowa nie jest wyjątkiem. Aby dokładnie zbadać, co wytwarza dźwięk, fizycy z Uniwersytetu Stanforda stworzyli bardzo czuły mikrofon. Można go do pewnego stopnia nazwać „mikrofonem kwantowym”, ponieważ może wychwytywać drgania elementarnych cząstek dźwięku zwanych fononami.
Co to jest telefon
W 1907 roku Albert Einstein zasugerował możliwość korzystania z fononów. Jest to cząstka będąca akumulacją energii wibracyjnej. Fonony są emitowane przez wzbudzone atomy i pojawiają się jako dźwięki o różnych częstotliwościach. Każdy fonon zawiera pewną ilość energii wibracyjnej. Jednostka energii nazywana jest Fock. Jeśli w fali dźwiękowej zarejestrowany jest 1 Fock, zawiera on 1 fonon. Jeśli 2 Fock - 2 fonony i tak dalej. To na zasadzie pomiaru Focka opiera się „mikrofon kwantowy”.
Co to jest „mikrofon kwantowy” i jak to działa
Mikrofon kwantowy to rezonator schłodzony do bardzo niskiej temperatury. Ale nie można go zobaczyć gołym okiem, ponieważ jest tak mały, że można go zobaczyć tylko pod mikroskopem elektronowym przy dużym powiększeniu. Rezonator jest podłączony do obwodu, w którym krążą pary związanych elektronów. Odchylenie w ruchu tych par elektronów powstaje w wyniku działania na nie fononów. Efekt ten jest wychwytywany przez rezonator, rejestrowany i przesyłany do systemu w celu analizy.
Film promocyjny:
Dlaczego potrzebujesz „mikrofonu kwantowego”
Przede wszystkim urządzenie jest niezbędne do dokładniejszego badania natury fal dźwiękowych, a także zrozumienia procesu powstawania fononów. Ponadto po zmianie trybu pracy „mikrofon kwantowy” jest w stanie samodzielnie generować pojedyncze fonony. Oznacza to, że może być dosłownie używany jako generator cząstek elementarnych (w tym przypadku tylko cząstek dźwięku) i, w przeciwieństwie do Wielkiego Zderzacza Hadronów, nie wymaga zderzeń cząstek przy dużych prędkościach. Wszystko dzieje się z powodu generowania niewielkich wibracji na poziomie atomowym.
Umożliwi to stworzenie mikroskopijnych urządzeń zdolnych do przechowywania i odtwarzania informacji kwantowej zakodowanej w parametrach elementarnych cząstek dźwięku (fononów). Ponadto takie systemy mogą pełnić rolę konwerterów sygnałów mechanicznych na sygnały optyczne i odwrotnie, co w przyszłości może posłużyć do tworzenia komputerów kwantowych i innych elementów zaawansowanych technologicznie gadżetów.
