دانشمندان موفق به توسعه یک میکروفن کوانتومی شدند

محققان دانشگاه استنفورد یک نوع میکروفن کوانتومی توسعه داده‌اند که می‌تواند کوچکترین واحدهای صدا را که فونون (phonons) نام دارند را هم شناسایی کند. فونون‌ها بسته‌های کوچکی از انرژی لرزشی هستند.

تا به حال اندازه‌گیری فونون‌ها به وسیله میکروفن‌های معمولی غیر ممکن بوده چرا که حساسیت آن‌ها به اندازه‌ای نیست که بتواند این واحدهای بسیار کوچک انرژی را تشخیص دهد. در واقع وقتی امواج صوت با یک پرده یا غشا برخورد می‌کنند، میکروفن‌ها قادر به تشخیص آن‌ها خواهند بود اما فونون‌ها آنقدر کوچکند که به خاطر قانون عدم قطعیت هایزنبرگ نمی‌توان آن‌ها را به صورت تکی شناسایی کرد.

دانشمندان به جای اینکه از متد اندازه‌گیری غیر مستقیم استفاده کنند، دستگاهی ساختند تا انرژی فونون‌ها را به صورت مستقیم و با استفاده از تشدیدگرهای ریز که مثل آینه‌ای برای صدا عمل می‌کنند، اندازه‌گیری کند. میکروفن کوانتومی مذکور می‌تواند فونون‌ها را به دام انداخته و لرزش ایجاد شده توسط آن‌ها را اندازه‌گیری کند.

این دستگاه می‌تواند قدمی رو به جلو برای ساخت نوع جدیدی از کامپیوترهای کوانتومی باشد. توانایی تشخیص بسته‌های کوچک صدا می‌تواند منجر به توسعه ابزاری شود که داده‌ها را با استفاده از انرژی صوتی رمزگذاری می‌کند. در این صورت امکان ذخیره داده‌های عظیم روی کامپیوترهای کوچکتر ممکن خواهد شد.

یک کامپیوتر کوانتومی که با فونون‌ها کار می‌کند شاید حتی کوچکتر از کامپیوترهای فوتونی باشد، چرا که دستکاری و تغییر فونون‌ها راحتتر از فوتون‌هاست. اگر دانشمندان موفق به ساخت یک کامپیوتر کوانتومی شوند که بر اساس انرژی فونون‌ها کار می‌کند، این کامپیوتر می‌تواند نسبت به کامپیوترهای فوتونی اطلاعات بیشتری در خود ذخیره کند.

«امیر صفوی نائینی» استادیار دانشکده فیزیک کاربردی دانشگاه استنفورد و نویسنده ارشد مقاله که در مجله نیچر هم به چاپ رسیده می‌گوید:

در حال حاضر از فوتون‌ها برای رمزگذاری این حالت‌ها استفاده می‌شود، ما می‌خواهیم از فونون‌ها به این منظور استفاده کنیم که مزیت‌های بسیار بیشتری به همراه خواهند داشت. دستگاه ما قدمی رو به جلو برای تولید کامپیوترهای کوانتومی مکانیکی است.