物理科学：量子声波为更强大的传感器打开了大门！
在过去十年中，科学家们基于量子力学的奇异规则，在构建和节制体系的能力方面取得了巨大的飞跃，量子力学描述了粒子在亚原子尺度上的行为。
但是，挑战在于让精密的量子体系与机器体系一起施展感化 - 任何带有活动部件的体系 - 这都是大量现有技巧的根基。
芝加哥大学和阿贡国度实验室的份子工程研讨所的科学家们首先建立了一个机器体系 - 一个用于声波的渺小“回声室”-经由过程将其连接到量子，可以或许在量子程度上进行节制电路。11月21日发表在“天然”杂志上，这一冲破可以或许将量子技巧的范围扩展到新的量子传感器，通讯和存储器。
“让这两种技巧互相交流是各种量子应用的症结第一步，”重要研讨作者Andrew Cleland说，John A. MacLean份子工程创新和企业高档传授，阿贡的高档科学家国度实验室。“经由过程这类方法，我们实现了对机器体系的量子节制，其程度远远超过以前的程度。”
特别是，克莱兰德说，人们对量子和机器体系的整合异常感兴趣，以便制作极其精确的量子传感器，可以或许检测出最渺小的振动或与单个原子互相感化。
“很多检测事物的技巧依赖于感应力和位移 - 意味着活动，”他说。“这些传感器在您尝试测量某些东西的任何类型的应用中都施展着重要感化。机器体系是最容易构建的，也是最敏感的，所以长期以来一直有兴趣让它们达到量子极限。”（比方，机器传感器是探测重力波的体系的核心 - 时空结构中的荡漾使我们可以或许“看到”穿过宇宙的黑洞。）
Cleland的研讨重要集中在量子电路上，他希望将这些电路中的一个连接到一个发生外面声波的装置 - 沿着一块固体资料外面延伸的渺小声波，如在外面上移动的荡漾一个池塘这类现象在手机，车库门开启器和无线电接收器等日常设备中起着症结感化。
一个症结的冲破是分别在不同种类的资料上构建两个体系，而后将它们连接在一起。这使得团队可以或许优化每个组件，但仍然可以或许互相通讯。两者都必须保持异常异常冷 - 只是绝对零度的万分之一。
科学家很兴奋，因为这为他们供给了一个在量子程度上试验声响的平台。
“这个特殊的结果打开了大门，可以或许经由过程声响做很多事情，你可以或许用光做，”克莱兰德说。“声响比光芒慢10万倍，这让你有更多光阴办事。比方，假如你将量子信息存储在存储器中，它可以或许在声响中存储的光阴比在光芒中存储的光阴长得多。”
他说，对于声波在量子范畴的表示若何，另有很多未解决的基本问题，这个体系可以或许为科学家供给一个解决这些问题的平台。
该技巧还可以或许指向量子“转换器”的方式，该转换器容许跨越任何距离的量子通讯。Cleland小组的电子原子只能在很低的温度下工作和通讯;量子声学可以或许容许这些电路将量子信息转换成光信号，而后可以或许在室温下远距离传输。Cleland说，声波设置可能构成这类体系的根基，称为量子中继器。
第一作者是Kevin Satzinger，博士，18岁，现在和谷歌在一起。该论文的配合作者包括Assoc。David Schuster传授和David Awschalom传授，以及博士后研讨人员Audrey Bienfait和Etienne Dumur;研讨生Youpeng Zhong，Hung-Shen Chang，Greg Peairs，Ming-Han Chou，Joel Grebel，Rhys Povey和Sam Whiteley;和本科生Ben November和Ivan Gutierrez（均为AB'18）。
耶鲁大学Robert Schoelkopf领导的同一版“天然”杂志中的另一项研讨也报道了单声子激发的发生。作者们说，这两项研讨配合开辟了存储量子信息的新途径。
这些器件是在IME的Pritzker Nanofabrication Facility制作的。
