Des centaines de sons différents nous entourent chaque jour. Avez-vous déjà pensé à la structure du son? Du cours de la physique scolaire, nous connaissons les ondes sonores, mais tout dans notre Univers est constitué de particules élémentaires. Et l'onde sonore ne fait pas exception. Afin d'étudier en profondeur ce qui fait le son, les physiciens de l'Université de Stanford ont créé un microphone très sensible. Il peut être appelé dans une certaine mesure un "microphone quantique", car il peut capter les vibrations de particules sonores élémentaires appelées phonons.
Qu'est-ce qu'un phonon
En 1907, Albert Einstein a suggéré la possibilité de phonons. C'est une particule qui est une accumulation d'énergie vibratoire. Les phonons sont émis par des atomes excités et apparaissent comme des sons de fréquences différentes. Chaque phonon contient une certaine quantité d'énergie vibratoire. L'unité d'énergie est appelée Fock. Si 1 Fock est enregistré dans une onde sonore, alors il contient 1 phonon. Si 2 Fock - 2 phonons et ainsi de suite. C'est sur le principe de la mesure Fock qu'est basé le "microphone quantique".
Qu'est-ce qu'un "microphone quantique" et comment ça marche
Un microphone quantique est un résonateur refroidi à une température ultra-basse. Mais vous ne pouvez pas le voir à l'œil nu, car il est si petit qu'il ne peut être vu qu'au microscope électronique avec un fort grossissement. Le résonateur est connecté à un circuit dans lequel circulent des paires d'électrons liés. La déviation dans le mouvement de ces paires d'électrons résulte de l'action des phonons sur elles. Cet effet est capturé par le résonateur, enregistré et transmis au système pour analyse.
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Pourquoi avez-vous besoin d'un "microphone quantique"
Tout d'abord, l'appareil est nécessaire pour étudier plus précisément la nature des ondes sonores, ainsi que pour comprendre le processus de formation des phonons. De plus, le "microphone quantique" est capable de générer des phonons uniques lorsque le mode de fonctionnement est changé. Autrement dit, il peut littéralement être utilisé comme générateur de particules élémentaires (dans ce cas, uniquement des particules sonores) et, contrairement au grand collisionneur de hadrons, cela ne nécessite pas de collisions de particules à des vitesses élevées. Tout se passe en raison de la génération de vibrations mineures au niveau atomique.
Cela permettra de créer des dispositifs microscopiques capables de stocker et de reproduire des informations quantiques encodées dans les paramètres de particules élémentaires du son (phonons). En outre, ces systèmes peuvent agir comme des convertisseurs de signaux mécaniques en signaux optiques et vice versa, qui peuvent être utilisés pour créer des ordinateurs quantiques et d'autres éléments de gadgets de haute technologie à l'avenir.