الملخص:
حقق فريق أبحاث فيزيائي عالمي بارز إنجازًا بارزًا في مجال فيزياء الكم. ولأول مرة، رصدت العملية الكاملة لفونون واحد (الفونون، أصغر وحدة أساسية للطاقة الصوتية) من الوجود إلى التوهين الكامل والاختفاء في المختبر في الوقت الحقيقي وغير مدمر. هذه النتيجة التجريبية لا تسد فجوة المراقبة في التحول المتبادل بين الموجات الصوتية العيانية وميكانيكا الكم المجهرية فحسب، بل توفر أيضًا نموذجًا تجريبيًا جديدًا لتصميم بنية الحوسبة الكمومية وأجهزة الاستشعار الكمومية المستقبلية.
في عالم الفيزياء المجهرية، يتم تكميم الضوء على شكل فوتونات، في حين يتم تكميم الصوت المنقول عن طريق الاهتزاز الجماعي للذرات داخل المواد الصلبة إلى فونونات. على الرغم من أن الفيزياء الحديثة تنبأت نظريًا منذ فترة طويلة بوجود الفونونات وأكدت بشكل غير مباشر وجود الفونونات، إلا أنه من الصعب للغاية التقاط وتتبع التغيرات الديناميكية للفونونات الفردية في التجارب بشكل مستمر. الفونونات معرضة للغاية للتداخل من التقلبات الحرارية البيئية والاهتزازات الميكانيكية، وطاقتها ضعيفة للغاية. غالبًا ما تدمرها طرق القياس التقليدية في لحظة اكتشافها، مما يجعل من المستحيل تسجيل تطورها.
للتغلب على هذه المشكلة، قام الباحثون ببناء نظام كمي هجين فائق التوصيل وحساس للغاية في بيئة ذات درجة حرارة منخفضة للغاية. في التجربة، استخدم العلماء الكيوبتات فائقة التوصيل والمصممة بدقة كمسبارات غير غازية لتحقيق اقتران قوي مع وضع اهتزاز واحد عالي التردد محصور في مرنان صوتي مجهري. في هذا التكوين، يمكن للنظام مراقبة حالة تجويف الرنين الصوتي بشكل مستمر باستخدام القياس الكمي غير المدمر (QND)، وبالتالي تسجيل المسار المجهري لكمية صوتية واحدة بدقة يتم امتصاصها بواسطة المادة وتبددها تمامًا عند نقطة زمنية محددة دون تدمير الفونون نفسه.
قال خبراء الفيزياء إن القدرة على تتبع الفونونات الفردية في الوقت الفعلي تشير إلى أن أبحاث الصوتيات الكمومية (الصوتيات الكمومية) قد دخلت مرحلة جديدة من التحكم عالي الدقة. تتمتع الفونونات بأطوال موجية أقصر وتأخير انتشار ضوئي منخفض للغاية مقارنة بالفوتونات، مما يجعلها وسيلة مثالية لربط الأنظمة الكمومية المختلفة مثل الدوران والدوائر فائقة التوصيل. إن إتقان الآلية المجهرية لتوليد الفونون وتطوره وفنائه له قيمة علمية بعيدة المدى وآفاق تطبيقية لتطوير ذكريات كمومية فائقة الكثافة تعتمد على الموجات الصوتية السطحية، والتغلب على مشكلة فك الترابط الكمي، وتطوير الجيل التالي من أجهزة الاستشعار الكمومية الحساسة للغاية.
التعليقات