Microphone quantique

Un microphone quantique est un dispositif extrêmement sensible qui détecte les plus petites particules de son, comme des paquets d'énergie vibratoire appelés phonons. Annoncé en juillet 2019 et mis au point par des chercheurs de l'université de Stanford, ce dispositif pourrait permettre de développer des ordinateurs quantiques plus petits et plus efficaces car ils fonctionnent en manipulant le son plutôt que les particules de lumière (photons). Parce que les phonons peuvent être contrôlés beaucoup plus facilement que les photons de lumière, et parce que leurs longueurs d'onde ont une gamme plus petite que celles des particules de lumière, ils sont plus faciles à manipuler que ces photons de lumière. Grâce à cette méthode, les chercheurs pensent avoir franchi une étape importante dans la création d'un ordinateur "mécanique quantique". Les chercheurs s'attendent à ce que le microphone quantique permette de créer de nouveaux types de capteurs, de transducteurs et de dispositifs de stockage quantiques pour les futures machines quantiques qui pourraient stocker des quantités massives d'informations dans des espaces beaucoup plus réduits qu'en utilisant des photons. Jusqu'à présent, il n'a pas été possible de mesurer les phonons car les microphones normaux ne sont pas assez sensibles. Ce que le microphone quantique peut mesurer Le son Les microphones traditionnels fonctionnent en détectant le moment où le son entre en contact avec la membrane interne. Le déplacement physique de cette interaction est converti en tension qui peut ensuite être mesurée. Le principe d'incertitude d'Heisenberg stipule que les phonons ne peuvent être identifiés individuellement. Cela est dû au fait que la position de l'objet quantique ne peut pas toujours être déterminée avec précision. Selon les chercheurs, il n'est pas possible de mesurer le nombre de phonons à l'aide d'un microphone normal, car l'acte de mesure introduit de l'énergie dans le système, ce qui dissimule l'énergie exacte que l'on tente de mesurer. Au lieu d'utiliser des mesures par ondes acoustiques, les scientifiques ont créé un dispositif permettant de mesurer directement l'énergie des phonons grâce à des résonateurs nanomécaniques surfondus. Ces résonateurs, qui ne sont visibles qu'à travers un microscope électronique, agissent comme des miroirs pour le son. Le microphone quantique capte les photons et mesure les vibrations qu'ils émettent - différents niveaux d'énergie correspondent à différents nombres de phonons. Historique En 2012, des scientifiques de l'université de technologie de Chalmers, en Suède, ont présenté un microphone quantique capable de capter des sons faibles. Le dispositif était basé sur un transistor à électron unique (le courant électrique ne peut circuler dans ce transistor qu'un électron à la fois). L'équipe de recherche de Chalmers a étudié les ondes acoustiques qui se propageaient à la surface d'une micropuce cristalline, imitant les ondulations d'un lac lorsque quelqu'un y jette un caillou. Le son avait une longueur d'onde de trois micromètres. Cependant, le dispositif plus petit était capable de détecter rapidement l'onde acoustique lors de son passage. Selon l'université, "ce résultat ouvre la perspective d'une nouvelle classe de circuits hybrides quantiques qui mélangent des éléments acoustiques et électriques, et pourrait contribuer à éclairer de nouveaux phénomènes de physique quantique". Ces résultats ont été publiés par Nature Physics.