光子是一种咱们熟知的微不雅粒子。当一盏灯被大开照亮了房间时，光就正以光子的体式传送能量。这些眇小的、龙套的量子能量包，解雇着量子力学中的一些奇怪的轨则，举例，光子天然不行再分，但一个光子却又被允许同期出当今两个地方。

与组成了光束的光子肖似的是，组成“声束”的声子，亦然一种不行再分的量子粒子。简便来说，声子是材料里面的基本量子振动，代表着数万亿原子的集体通顺，就像足球看台上的“东谈主浪”是由千千万万的球迷集体通安产生的一样。当咱们听一首歌时，听起来勾搭的音乐声实质上是由这些荒谬小的量子粒子传递的。

对于声子的一个基本问题是，代表了节略10¹⁵个原子的通顺的声子，它们的动作真实解雇量子力学的算计吗？一直以来，制造和探伤单个声子的技巧，齐过时于制造和探伤光子的技巧。

在一项新发表于《科学》杂志的计议中，一个计议团队创造了一种声波分束器，他们将声子“分裂”，并将它们纠缠在了沿途，阐述了声子的量子特质。计议东谈主员以为，这一效用为一种新式量子谋划机的创建迈出了关节一步。

分裂声子

在物理学的光学实践室中，光子分束器是一种能将光束分红两束的安设，一束被传输，一束被反射。相关词，在声子实践中，这么的安设是缺失的。

在新的计议中，为了探索声子的量子特质，计议东谈主员创造了一种声子分束器。这种分束器包括两个在极低的温度下运作的用于产生和探伤声子的超导量子比特。他们使用了节略比东谈主耳所能听到的声息高一百万倍的声子，这些声子是在名义传播的名义声波声子。在实践中，他们使用的材料是铌酸锂。

计议东谈主员思知谈，淌若将单个声子发送到分束器时会发生什么。他们不雅察到，在与分束器互相作用后，声子不是分裂，而是干涉量子重复态。在这种重复态下，声子同期既被反射又被传输。对声子进行测量，会使声子的量子重复态坍缩为其中一个。这一松手明确地标明，声子具备与光子肖似的量子特质。

纠缠声子

在证明声子不错像光子一样干涉量子重复态之后，计议东谈主员建议了一个更复杂的问题。他们思知谈，淌若将两个交流的声子分裂从两个场地送入分束器，会发生什么。

事实上，计议东谈主员思要接洽的是一种在上世纪80年代就还是用光子证明的量子效应——Hong-Ou-Mandel效应。在这种效应中，当两个交流的光子从相悖的场地同期发送到分束器时，重复的输出会发生搅扰，因此这两个光子老是在吞并个输出方朝上沿途行进，而不会出现两个光子朝着两个场地行进的表象。

在计议东谈主员进行的第二项实践中，他们阐述了声子也会出现相通的情况。两个声子齐会干涉一种肖似的半传输半反射的重复态。具体来说，他们不雅察到的情况是，两个向一个场地转移的声子和两个向另一个场地转移的声子处于重复态，因此这两个声子被纠缠在了沿途。这标明，新的实考据实了声子的Hong-Ou-Mandel效应。

让声子干涉这种量子纠缠态比让光子干涉这种纠缠态的难度要大得多。因为即使这些声子不行再分，但它们仍然需要万亿个原子以量子力学的形状沿途通顺。淌若量子力学只专揽最小圭臬的物理学，那么就会产生这么的问题：这个限制的规模在那儿，经典物理学又从那儿运转？这个实践进一步接洽了这一过渡。

量子谋划的新可能

量子谋划机的强大之处在于量子限制的“歪邪”。始终以来，科学家齐但愿大约诓骗重复和纠缠的奇异力量，来照拂畴前难以照拂的问题。而末端这一想法的一种技艺即是在所谓的“线性光学量子谋划机”中使用光子。

而使用声子而非光子建造的线性机械量子谋划机，则不错荒谬紧凑和空闲，它们能敷裕诞生在一个肖似于札记本电脑处理器的芯片之上。新的计议松手标明，当今科学家领有了建造线性机械量子谋划机所需的关节技巧，这或将为量子谋划带来新的、特有的谋划才智。

#创作团队：

撰文：小雨

排版：雯雯

#参考起首：

https://pme.uchicago.edu/news/pritzker-molecular-engineering-researchers-split-phonons-or-sound-step-toward-new-type-quantum

https://theconversation.com/how-splitting-sound-might-lead-to-a-new-kind-of-quantum-computer-207974

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg8715

https://physics.aps.org/articles/v16/99

#图片起首：

封面图&首图：Peter Allen via University of Chicago