Физики разделили мельчайшую единицу звука с помощью квантовой механики

Фононы нельзя навсегда поделить на более мелкие частицы. Но, как выяснилось, квантовая механика может помочь временно их расщепить. Для этого исследователи использовали акустический светоделитель — специальное устройство, которое пропускает через себя половину фононов. Остальные частицы отражаются от него. Когда в устройство попадает только один фонон, он начинает двигаться одновременно в обоих направлениях. В этом уникальном состоянии элемент взаимодействует сам с собой.

В эксперименте ученые использовали кубиты — единицы информации в квантовых компьютерах (как биты — в обычных ПК). Они выполняли функцию микрофонов и динамиков, то есть помогали создавать и слушать звук. Физики отправили фонон от одного кубита к другому. Как раз по пути фонон сталкивался со светоделителем. Когда ученые меняли внешние условия эксперимента, менялось и поведение фонона. Это значит, что можно повлиять на вероятность того, к какому именно кубиту в итоге направится квазичастица: откуда пришла или куда направлялась.

Когда физики запустили одновременно два фонона, те вместе отправились к одному и тому же кубиту. Ученые сделали вывод, что этот феномен может быть полезен для развития квантовых компьютеров, в которых пока что используются фотоны. Эти вычислительные устройства могут пригодиться в медицине, навигации и шифровании в интернете.