[设为首页] [加入收藏]

香港最快开奖结果查询,49论坛,449321.com,小财神Www788118CO∩

您现在的位置:主页 > 49论坛 >

物理学家用量子麦克风计算声音粒子

[时间:2019-08-11 01:44来源:未知作者:admin浏览:]

  斯坦福大学的物理学家开发了一种“量子麦克风”,它非常灵敏,可以测量声音的单个粒子,称为声子。

  该设备于7月24日发表在“自然”杂志上,最终可能会产生更小,更高效的量子计算机,通过操纵声音而不是光来操作。

  斯坦福大学人文与科学学院应用物理学助理教授,研究负责人Amir Safavi-Naeini说:“我们希望这种设备能够为未来的量子机器提供新型的量子传感器,传感器和存储设备。”

  最早由阿尔伯特爱因斯坦于1907年提出,声子是由抖动原子发出的振动能量包。运动的这些不可分割的包或量子表现为声音或热量,这取决于它们的频率。

  像光子,它是光的量子载体,声子是量子化的,意味着它们的振动能量被限制在离散值 - 类似于楼梯由不同的步骤组成。

  “声音具有我们通常不会经历的这种粒度,”Safavi-Naeini说。“声音,在量子水平,爆裂。”

  机械系统的能量可以表示为不同的“Fock”状态 - 0,1,2等 - 基于它产生的声子数量。例如,“1 Fock状态”由一个特定能量的声子组成,“2 Fock状态”由两个具有相同能量的声子组成,依此类推。较高的声子状态对应于较响的声音。

  到目前为止,科学家一直无法直接测量工程结构中的声子态,因为状态之间的能量差异 - 在阶梯类比中,步骤之间的间距 - 正在消失得很小。该研究的共同第一作者,研究生Patricio Arrangoiz-Arriola说:“一个声子对应的能量比保持灯泡一秒所需的能量小十万亿亿倍。”

  为了解决这个问题,斯坦福大学的团队设计了世界上最敏感的麦克风 - 利用量子原理来窃听原子的低语。

  在普通的麦克风中,入射的声波摇动内部膜,并且该物理位移被转换成可测量的电压。这种方法不适用于检测单个声子,因为根据海森堡不确定性原理,量子物体的位置如果不改变它就不能精确地知道。

  “如果你试图用常规麦克风测量声子的数量,测量行为会向系统注入能量,掩盖你试图测量的能量,”Safavi-Naeini说。

  相反,物理学家设计了一种方法来直接测量声波中的Fock状态 - 从而测量声子的数量。“量子力学告诉我们,位置和动量不能准确地知道 - 但它没有说能量,”Safavi-Naeini说。“可以无限精确地了解能源。”

  该组开发的量子麦克风由一系列过冷纳米机械谐振器组成,www.099797.com这些谐振器很小,只有通过电子显微镜才能看到。谐振器耦合到超导电路,该超导电路包含在没有电阻的情况下移动的电子对。该电路形成量子比特或量子比特,其可以同时存在于两个状态并且具有可以电子方式读取的固有频率。当机械谐振器像鼓面一样振动时,它们会产生不同状态的声子。

  “谐振器由周期性结构形成,就像声音的镜子一样。通过在这些人工晶格中引入缺陷,我们可以将声子捕获在结构的中间,”Arrangoiz-Arriola说。

  像不守规矩的囚犯一样,被困的声子在监狱的墙壁上发出嘎嘎声,这些机械动作通过超细线传递到量子比特。“当量子比特和谐振器的频率几乎相同时,量子比特对位移的敏感性特别强,”联合第一作者亚历克斯沃拉克说,他也是斯​​坦福大学的研究生。

  然而,通过使系统失谐以使量子位和谐振器以非常不同的频率振动,研究人员削弱了这种机械连接并触发了一种量子相互作用,称为色散相互作用,将量子位直接连接到声子上。

  该键使得量子位的频率与谐振器中的声子数成比例地移动。通过测量量子比特的调谐变化,研究人员可以确定振动谐振器的量子化能级 - 有效地解析声子本身。

  “不同的声子能级在量子比特谱中表现为明显的峰值,”Safavi-Naeini说。“这些峰值对应于Fock状态0,1,2等等。这些多峰从未见过。”

  掌握精确生成和检测声子的能力可以帮助为新型量子器件铺平道路,这些量子器件能够存储和检索编码为声音粒子的信息,或者可以在光学和机械信号之间无缝转换的信息。

  可以想象,这种装置可以比使用光子的量子机器更紧凑和有效,因为声子更容易操作并且具有比光粒子小数千倍的波长。

  “现在,人们正在使用光子对这些状态进行编码。我们希望使用声子,这带来了许多优势,”Safavi-Naeini说。“我们的设备是制造机械量子力学计算机的重要一步。”

  斯坦福大学的其他合着者包括研究生王昭友,姜文涛,蒂莫西麦肯纳和杰里米威特默,以及博士后研究人员Marek Pechal和RaphlVanLaer。

  该研究由David和Lucile Packard奖学金,斯坦福大学特曼奖学金和美国海军研究办公室资助。

  安装在海豹海豹上的可穿戴设备显示了它们在俄勒冈州海岸周围的活动,因为在实施海洋保护区和保护措施后人口一直在增加。该研究于2019年7月3

  加州大学圣地亚哥分校的机器人研究人员首次使用商用3D打印机将复杂的传感器嵌入机器人肢体和夹子中。但他们发现,在机器人完全正常运行...

  机器人擅长制作相同的重复动作,例如装配线上的简单任务。(拿起一个杯子。把它翻过来。把它放下。)但是当它们在环境中移动时,它们缺乏...

  宾夕法尼亚州立大学和哥伦比亚大学的研究人员创建了一种用于检测不公平歧视的新型人工智能(AI)工具,例如基于种族或性别的歧视。例如,防止

  研究人员创造了一种新型的微型3D打印机器人,通过利用压电执行器,超声波源甚至微型扬声器的振动来移动。成群结队的这些微鬃机器人可能...

  使用异步编码电子皮肤(ACES),一种由新加坡国立大学(NUS)的研究人员团队开发的人工神经系统,机器人和假肢装置可能很快就具有与人类皮肤相

网站首页香港最快开奖结果查询49论坛449321.com小财神Www788118CO∩

Power by DedeCms