Добавить новость
smi24.net
News in English
Июль
2023

How splitting sound might lead to a new kind of quantum computer

0

When you turn on a lamp to brighten a room, you are experiencing light energy transmitted as photons, which are small, discrete quantum packets of energy. These photons must obey the sometimes strange laws of quantum mechanics, which, for instance, dictate that photons are indivisible, but at the same time, allow a photon to be in two places at once.

Similar to the photons that make up beams of light, indivisible quantum particles called phonons make up a beam of sound. These particles emerge from the collective motion of quadrillions of atoms, much as a “stadium wave” in a sports arena is due to the motion of thousands of individual fans. When you listen to a song, you’re hearing a stream of these very small quantum particles.

Originally conceived to explain the heat capacities of solids, phonons are predicted to obey the same rules of quantum mechanics as photons. The technology to generate and detect individual phonons has, however, lagged behind that for photons.

That technology is only now being developed, in part by my research group at the Pritzker School of Molecular Engineering at the University of Chicago. We are exploring the fundamental quantum properties of sound by splitting phonons in half and entangling them together.

My group’s fundamental research on phonons may one day allow researchers to build a new type of quantum computer, called a mechanical quantum computer.

Splitting sound with ‘bad’ mirrors

To explore the quantum properties of phonons, our team uses acoustic mirrors, which can direct beams of sound. Our latest experiments, published in a recent issue of Science, however, involve “bad” mirrors, called beam splitters, that reflect about half the sound sent toward them and let the other half through. Our team decided to explore what happens when we direct a phonon at a beam splitter.

A beam splitter for phonons – the phonon enters a superposition state where it is both reflected and transmitted until it is detected. A.N. Cleland

As a phonon is indivisible; it cannot be split. Instead, after interacting with the beam splitter, the phonon ends up in what is called a “superposition state.” In this state the phonon is, somewhat paradoxically, both reflected and transmitted, and you’re equally likely to detect the phonon in either state. If you intervene and detect the phonon, half the time you will measure that it was reflected and half the time that it was transmitted; in a sense, the state is selected at random by the detector. Absent the detection process, the phonon will remain in the superposition state of being both transmitted and reflected.

A brief Ted-Ed explainer on superposition, which happens when particles can exist in multiple places at once.

This superposition effect was observed many years ago with photons. Our results indicate that phonons have the same property.

Entangled phonons

After demonstrating that phonons can go into quantum superpositions just as photons do, my team asked a more complex question. We wanted to know what would happen if we sent two identical phonons into the beam splitter, one from each direction.

It turns out that each phonon will go into a similar superposition state of half-transmitted and half-reflected. But because of the physics of the beam splitter, if we time the phonons precisely, they will quantum-mechanically interfere with one another. What emerges is actually a superposition state of two phonons going one way and two phonons going the other – the two phonons are thus quantum-mechanically entangled.

In quantum entanglement, each phonon is in a superposition of reflected and transmitted, but the two phonons are locked together. This means detecting one phonon as having been transmitted or reflected forces the other phonon to be in the same state.

So, if you detect, you’ll always detect two phonons, going one way or the other, never one phonon going each way. This same effect for light, the combination of superposition and interference of two photons, is called the Hong-Ou-Mandel effect, after the three physicists who first predicted and observed it in 1987. Now, my group has demonstrated this effect with sound.

The future of quantum computing

These results suggest that it may now be possible to build a mechanical quantum computer using phonons. There are continuing efforts to build optical quantum computers that require only the emission, detection and interference of single photons. These are in parallel with efforts to build electrical quantum computers, which through the use of large numbers of entangled particles promise an exponential speedup for certain problems, such as factoring large numbers or simulating quantum systems.

A quantum computer using phonons could be very compact and self-contained, built entirely on a chip similar to that of a laptop computer’s processor. Its small size could make it easier to implement and use, if researchers can further expand and improve phonon-based technologies.

My group’s experiments with phonons use qubits – the same technology that powers electronic quantum computers – which means that as the technology for phonons catches up, there’s the potential to integrate phonon-based computers with electronic quantum computers. Doing so could yield new, potentially unique computational abilities.

Andrew N. Cleland, Professor of Molecular Engineering Innovation and Enterprise, University of Chicago Pritzker School of Molecular Engineering

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.








Виниры для исправления прикуса

«Это лучшее, что я видела за последнее время». «Тату» вернулись и уже дают концерты. Почему за ними следит вся страна?

Как начать петь. Как начать петь песни. Как начать петь с нуля

Гордости Angsana Velavaru


The Great Indian Kapil Show: Raghav Chadha reveals telling Parineeti Chopra to manifest he will never become the PM; says ‘Yeh jo bolti hai wo ulta hota hai’

Chat log from R20 of 2025: Richmond vs Collingwood

Juventus and Roma weigh up McKennie & Cristante swap

Kolo Muani: Juventus prepare new offer but face Man United and Chelsea threat


Нагорный Карабах - сторона конфликта в переговорном процессе в рамках Минской группы ОБСЕ. ВИДЕО

В Санкт-Петербурге обсудили внедрение ИИ в разработку и оптимальные корпоративные архитектуры

В Орловской области в реке утонула женщина

В Курской области прокурор требует компенсацию для рабочего, придавленного погрузчиком


«Если бы у Наруто и AC Shadows был ребёнок»: Разбор англоязычной версии Where Winds Meet

Quarantine Zone creator reveals 3 reasons the zombie sim went viral on TikTok

Первый трейлер Battlefield 6

Brütal Legend is free in honor of Ozzy Osbourne, but only for 666 minutes



Потерянная библиотека, подземный город и бункер Сталина: какие секреты хранит Кремль

Дорога любви: Жасмин представляет романтичный клип на песню «Ты и я»

Первый прямой рейс Москва – Пхеньян вылетел из Шереметьево

Как начать петь. Как начать петь песни. Как начать петь с нуля


«В августе будет климатическая угроза»: синоптики дали новый прогноз на конец лета

В Санкт-Петербурге обсудили внедрение ИИ в разработку и оптимальные корпоративные архитектуры

Столичные нормы: Минтранс утвердил рекомендации для регионов по управлению парковочным пространством

Елена Игоревна Вселенная — писатель, публицист, автор масштабного многотомного проекта «Наследие России»


«В августе будет климатическая угроза»: синоптики дали новый прогноз на конец лета

Цена ОСАГО оказалась выше средней по стране в 16 регионах России

Законченные «Циники»: Верник вышел в свет с Гухман, Редькин выпустил комикс

Задержка и отмена рейсов: Калининградский аэропорт "Храброво" сообщает причины


Александр Бублик выиграл 2-й подряд турнир ATP

Калинская прокомментировала выход в финал турнира WTA в Вашингтоне

Россиянин Сидоренко выиграл соревнования по настольному теннису на Универсиаде‑2025

Теннисистка Калинская после победы в США дала послематчевое интервью с собакой


«Поезд разогнали — остановить будет сложно». Известный фермер о самочувствии алтайского семеноводства

Проезд перекрыли из-за обрушения моста в Хабаровском крае

Цена ОСАГО оказалась выше средней по стране в 16 регионах России

"КИБЕР ПУШКИН": ХОТЬ ДОМ КУЛЬТУРЫ МОЖНО НЕ СНОСИТЬ, НО ОБЯЗАТЕЛЬНО ВСЁ ПРАВИЛЬНО ДОПОЛНИТЬ И УЛУЧШИТЬ! СЕНСАЦИЯ! Россия, США, Европа могут улучшить отношения и здоровье общества!


Музыкальные новости

Актер Калягин назвал работу с Высоцким одним из счастливейших периодов жизни

Фестиваль стыда и "эстрадной мафии" под маской молодёжного праздника: устроили на VK Fest очередной шабаш звезд

Дорога любви: Жасмин представляет романтичный клип на песню «Ты и я»

В мэрии назвали условия присвоения Элджею звания почётного жителя


Как начать петь. Как начать петь песни. Как начать петь с нуля

Возобновлены прямые рейсы из Москвы в Пхеньян

ИИ в Подмосковье резко снизил количество жалоб на незаконную торговлю

Потерянная библиотека, подземный город и бункер Сталина: какие секреты хранит Кремль


Остался только страх. Пашинян хочет ударить по Москве, но "удавка" сдерживает

Собянин отметил качество обслуживания в центрах госуслуг Москвы

Как мы в Fix Price автоматизировали создание рекламных видео

Московская область выиграла первый командный чемпионат России по гольфу


На МКАД движение транспорта затруднено из-за ДТП

Канал, о котором мечтали несколько веков...

Адвокаты  Рублевка, Патриаршие пруды (Патрики), Барвиха, Рождественно, Шульгино, Раздоры, Рублево-Успенское шоссе, Огарево, Жуковка,Крылатское, Хамовники, Дорогомилово, Кунцево, Москва-сити, Филёвский парк, Фили-Давыдково Западного административного округа города Москвы

ДТП произошло на внешней стороне 26-го километра МКАД


Путин поздравил Жапарова с юбилеем подписания декларации о союзничестве.

«Подводная лодка, демонтрированная Путину, произвела шок на Западе»

СМИ: Путин на этой неделе отправил США ominous сигнал.

Путин в День ВМФ прибыл на территорию Главного Адмиралтейства в Санкт-Петербурге


Профессор Баранова рассказала, кому опасен новый штамм коронавируса



Выбор клиники гнатологии в Москве

Подозреваемый в деле бывшего руководителя вакцинного производства подписал контракт с Министерством обороны.

Клиника гнатологии в Москве

Пьяный сантехник устроил дебош в столичной студии косметологии из-за жалобы


Зеленский настаивает: встреча с Путиным до конца августа с участием Европы

Киевский режим применил все 18 пакетов санкций ЕС

Запад ударил Зеленского по самому больному месту – кошельку: Киев показательно лишили 1,5 миллиардов помощи


Росгвардейцы обеспечили безопасность футбольных матчей в Москве

Круговой оформил дубль за 2 минуты и помог ЦСКА впервые победить в новом сезоне РПЛ

27 июля 2012 года открылись XXX летние Олимпийские игры в Лондоне

Пловец из Москвы умер во время соревнований в Нижнем Новгороде


Лукашенко получил приглашения от стран Латинской Америки и Азии для визитов.

«Беларусь-1»: Лукашенко дал интервью одному из американских СМИ

Лукашенко дал интервью одному из американских СМИ


Сергей Собянин. Главное за день

Сергей Собянин. Главное за день

Собянин поздравил работников центров госуслуг с профессиональным праздником

Собянин в День работника МФЦ поздравил сотрудников центров госуслуг Москвы


РИА: глава Минприроды Козлов летит первым авиарейсом Москва - Пхеньян

Канал, о котором мечтали несколько веков...

Козлов объявил о возможных прямых рейсах из России в курорт Вонсан, КНДР.

Москвичей предупредили об аномальной жаре 28–30 июля


Законченные «Циники»: Верник вышел в свет с Гухман, Редькин выпустил комикс

"КИБЕР ПУШКИН": ХОТЬ ДОМ КУЛЬТУРЫ МОЖНО НЕ СНОСИТЬ, НО ОБЯЗАТЕЛЬНО ВСЁ ПРАВИЛЬНО ДОПОЛНИТЬ И УЛУЧШИТЬ! СЕНСАЦИЯ! Россия, США, Европа могут улучшить отношения и здоровье общества!

Задержка и отмена рейсов: Калининградский аэропорт "Храброво" сообщает причины

Подросткам могут запретить кататься на питбайках по дорогам


В Архангельске представили киноальманах «Север, я люблю тебя!» по произведениям современных писателей

Путин дал указание рассмотреть проблемы онкологии в Архангельской области.

В Архангельске началось обучение бойцов СВО, сообщил Цыбульский.

70 участников СВО в Архангельске показали мотивацию выше госслужащих — Цыбульский


Прогноз погоды в Крыму на 27 июля

Губернатор Севастополя поздравил моряков с Днем ВМФ

В Крыму из-за дыма от пожара столкнулись девять автомобилей

Крымский мост: информация об очередях на утро воскресенья


«В августе будет климатическая угроза»: синоптики дали новый прогноз на конец лета

Законченные «Циники»: Верник вышел в свет с Гухман, Редькин выпустил комикс

Проезд перекрыли из-за обрушения моста в Хабаровском крае

"КИБЕР ПУШКИН": ХОТЬ ДОМ КУЛЬТУРЫ МОЖНО НЕ СНОСИТЬ, НО ОБЯЗАТЕЛЬНО ВСЁ ПРАВИЛЬНО ДОПОЛНИТЬ И УЛУЧШИТЬ! СЕНСАЦИЯ! Россия, США, Европа могут улучшить отношения и здоровье общества!














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *