物理学家创造量子麦克风来统计声音粒子数量

斯坦福大学的物理学家们近期研发出了一种革命性的装置——“量子麦克风”。这种设备的灵敏度超乎寻常，甚至可以测量单个声音粒子，即被称为声子的微小振动能量包。这一发明预示着未来量子机器将能够运用全新的量子传感器、传感器和存储设备。

声子这一概念自1907年由爱因斯坦提出以来，一直被视为物质的一种表现形式。它是一包振动能量，由抖动的原子发出，表现为声音或热量，其振动能量受限于离散值。想象一下，我们的世界是由各种机械系统构成的，这些系统的能量可以通过不同的“Fock状态”来表示，取决于它们产生的声子数量——0个、1个、2个，以此类推。

斯坦福大学的研究团队所打造的这款量子麦克风，堪称世界上最灵敏的麦克风。它运用了量子原理，能够捕捉到原子细微的振动声音。这款麦克风通过测量Fock状态，精确掌握声子的数量。它的工作原理依赖于一个超冷的纳米机械谐振器，这个谐振器极其微小，只有通过电子显微镜才能观察到。

这个谐振器被巧妙地耦合到一个超导电路上，这条电路包含自由运动的电子对，形成我们所说的量子比特。这些量子比特可以存在于两种状态，并具有固有的频率特性。当谐振器中的缺陷产生周期性结构时，它们就像声音的反射镜一样，能够捕获并锁定声子。这个团队指出，掌握精确生成和检测声子的技术将为新的机械设备铺平道路。这些设备不仅能够存储和检索编码为声音粒子的信息，还可以在光学和机械信号之间无缝转换。这一发明预示着量子技术的新时代即将到来，它将改变我们感知和理解世界的方式。