أضواء على الأبحاث

رصْد فونونات مفردة

  • Published online:

للمرة الأولى، أمكن للعلماء إحصاء الفونونات المفردة (وهي أصغر الوحدات المكوِّنة للصوت)، دون تدميرها.

ووفقًا لميكانيكا الكَمّ، تتألف الذبذبات التي تشكِّل موجة صوتية ما من وحدات منفصلة من الذبذبات، تسمى الفونونات. ولم يطوّر العلماء بعد طرقًا لرصد الفونونات فرديًّا، دون تدميرها.

ومن أجل تمييز فونون مفرد، قام لوكاس سليتِن وزملاؤه - من «المعهد المشترك للفيزياء الفلكية المختبرية»، ويشار إليه اختصارًا باسم (JILA)، وهو معهد أبحاث مشترك بين المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا، وجامعة كولورادو بولدر - بالاعتماد على وحدات كمية تسمَّى «البتّات الكَمِّية»، إذ يسجل البت الكَمّي وجود الفونونات من خلال حدوث تحول في مستوى طاقته.

وقام الفريق بحصر الفونونات في حاوية، وأوصلوها بجهاز يحوّل الفونونات إلى مجموعتين من الإشارات الكهربائية. وعزز التفاعل بين هذه الإشارات التحولات في مستويات طاقة البتّات الكمية، ومكّن الفريق البحثي من رصد فونون مفرد.

وتستغل هذه التقنية بطء سرعة الصوت، مقارنة بالضوء؛ لأن إعداد تجربة مماثلة لرصد الفوتونات قد يتطلب جهازًا أكبر من ذلك بكثير.

ويقول واضعو الدراسة إنه يمكن لهذه الطريقة أن تسمح للباحثين باستخدام الفونونات في أنظمة متطورة لمعالجة المعلومات الكمية.

(Phys. Rev. X 9, 021056 (2019