Iga päev ümbritseb meid sadu erinevaid helisid. Kas olete kunagi mõelnud heli struktuurile? Koolifüüsika kursusest teame helilainetest, kuid kõik meie universumis koosneb elementaarsetest osakestest. Ja helilaine pole erand. Heli põhjalikuks uurimiseks on Stanfordi ülikooli füüsikud loonud väga tundliku mikrofoni. Seda võib teatud määral nimetada "kvantmikrofoniks", kuna see suudab kiirendada fonoonideks kutsutavate elementaarsete helide osakeste vibratsiooni.
Mis on foon
Veel 1907. aastal soovitas Albert Einstein fononite kasutamist. See on osake, mis on vibratsioonienergia kogunemine. Foononeid kiirgavad ergastatud aatomid ja need esinevad erineva sagedusega helidena. Iga foon sisaldab teatud koguses vibratsioonienergiat. Energiaühikut nimetatakse Fockiks. Kui helilaines on registreeritud 1 fock, sisaldab see 1 fononi. Kui 2 Focki - 2 fononi ja nii edasi. Kvantmikrofon põhineb Focki mõõtmise põhimõttel.
Mis on "kvantmikrofon" ja kuidas see töötab
Kvantmikrofon on ultramadala temperatuurini jahutatud resonaator. Kuid te ei saa seda palja silmaga näha, kuna see on nii väike, et seda saab näha ainult suure suurendusega elektronmikroskoobi all. Resonaator on ühendatud vooluringiga, milles ringlevad seotud elektronide paarid. Nende elektronide paaride liikumisel tekkiv läbipaine tekib footonite mõjul neile. Selle efekti püüab kinni resonaator, registreeritakse ja edastatakse süsteemi analüüsimiseks.
Reklaamvideo:
Miks vajate "kvantmikrofoni"
Esiteks on seade vajalik helilainete olemuse täpsemaks uurimiseks, samuti foonide moodustumise protsessi mõistmiseks. Lisaks on "kvantmikrofon" võimeline genereerima üksikuid foone, kui töörežiimi muudetakse. See tähendab, et seda saab sõna otseses mõttes kasutada elementaarosakeste (antud juhul ainult heliosakeste) generaatorina ja erinevalt suurest hadronite põrkeseadmest ei vaja see suurel kiirusel osakeste kokkupõrkeid. Kõik juhtub väiksemate vibratsioonide tekke tõttu aatomi tasandil.
See võimaldab luua mikroskoopilisi seadmeid, mis on võimelised salvestama ja taasesitama kvantteavet, mis on kodeeritud heli põhiosakeste (foononite) parameetrites. Lisaks võivad sellised süsteemid toimida mehaaniliste signaalide optilisteks signaalideks konverteritena ja vastupidi, mida saab tulevikus kasutada kvantarvutite ja muude kõrgtehnoloogiliste vidinate elementide loomiseks.
