Secondo un articolo apparso sul sito dell’Università di Stanford, i fisici di questo istituto hanno sviluppato un “microfono quantistico” che può misurare le singole particelle di suono, ossia i fononi.
Questi sviluppi potrebbero essere poi di utilità per la creazione di computer quantistici più efficienti e più piccoli basati sul suono invece che sulla luce.
I fononi, come i fotoni, possono essere considerati pacchetti indivisibili quantizzati di energia emessi dagli atomi. Furono proposti concettualmente per la prima volta da Einstein nel 1907.
Come spiega Patricio Arrangoiz-Arriola, uno degli autori dello studio, l’energia di un singolo fonone è paragonabile ad un’energia “dieci trilioni di miliardi di volte più piccola dell’energia necessaria per mantenere una lampadina accesa per un secondo” .
Si tratta dunque di valori difficilmente misurabili tanto che ha ad oggi gli scienziati non sono mai riusciti a misurare direttamente gli stati dei fononi nelle strutture ingegnerizzate.
Proprio per questo i ricercatori hanno sviluppato una sorta di microfono molto sensibile, definito come il microfono più sensibile del mondo, che intercetta i “sussurri” degli atomi.
Un normale microfono non servirebbe a nulla se si vuole intercettare un fonone dato che la posizione di un qualsiasi oggetto quantistico non può essere determinata a priori. L’atto stesso di misurazione con un normale microfono cambierebbe il livello di energia dei fononi che si intende misurare.
Il microfono quantistico, invece, si serve di particolari risonatori nanomeccanici super raffreddati minuscoli, visibili solo al microscopio. Gli stessi risonatori sono poi accoppiati ad un circuito superconduttore che forma un qubit, ossia un bit quantistico che può esistere in due stati contemporaneamente.
Con questo complesso dispositivo i ricercatori in grado di rilevare con precisione i fononi, cosa che potrebbe aiutare alla creazione di nuovi tipi di dispositivi quantistici che possono archiviare o decodificare le informazioni basandosi sulle particelle del suono.
Approfondimenti
- Quantum microphone counts particles of sound | Stanford News (IA)
- Resolving the energy levels of a nanomechanical oscillator | Nature (IA) (DOI: 10.1038/s41586-019-1386-x)
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