伦敦帝国理工学院海莉·邓宁著
激光(红色)在锥形光纤中传播，并耦合到回音壁模式微型谐振器中，在那里循环达一百万次
当光循环时，它与高频声波相互作用
信用:杰克·克拉克 研究人员利用激光和单光子测量，朝着在微观设备中产生声音的量子状态迈出了关键的一步
在全球范围内，研究人员现在可以在各种不同的物理系统中产生和控制量子态，从单个光粒子到包含数千个原子的复杂分子
这种控制使得强大的新量子技术得以发展，如量子计算和量子通信，也为测试量子物理的基础提供了令人兴奋的途径
特别是，当前的一个关键挑战是如何在更大规模上创造量子态，这将使量子物理的技术潜力得以确立，量子物理的边界得以探索
伦敦帝国理工学院的一组研究人员与牛津大学、尼尔斯·玻尔研究所、马克斯·普朗克光科学研究所和澳大利亚国立大学一起，已经产生并观察到了由超过一万亿个原子组成的高频声波的非高斯状态
更具体地说，该团队将热平衡中随机波动的声场转化为具有更具体幅度的模式穿透
这项研究朝着产生更宏观的量子态迈出了重要的一步，这将使未来的量子互联网组件得以发展，并测试量子力学本身的极限
该团队研究的细节今天发表在《物理评论快报》杂志上
“为了进行这项研究，我们将激光限制在微型谐振器内循环
令人印象深刻的是，光可以在这个微小结构的边缘以所谓的回音壁模式循环达一百万次，”来自帝国理工学院的该项目的第一作者之一约翰·普莱斯解释道
“当光循环时，它与高频声波相互作用，我们可以使用激光来产生和表征声场的有趣状态，”来自帝国理工学院的第一作者安德烈亚斯·斯维拉继续说道
“然后，当我们观察到由这种光声相互作用产生的单个光子时，探测事件给了我们一个信号，表明我们已经创造了我们的目标状态，”来自帝国理工学院的合著者拉斯·弗雷塞姆描述道
当探测到单个光子时，这意味着从声场的初始状态中减去了单个声子——声能的量子
该团队以前探索过单声子加法和减法，以观察到声音量子平均数量的反直觉加倍，目前的工作通过精确表征产生的声波波动和观察产生的非高斯模式取得了重大进展
“产生非高斯量子态对于量子信息和物理学基础的研究非常重要，令人兴奋的是，这项研究使我们更接近于使用声场在宏观尺度上产生这种状态，”共同第一作者乔治·恩赞说，他现在正在哥本哈根的尼尔斯·玻尔研究所进行研究
“使用这种方法的未来工作提供了一种相干存储和检索量子信息的实用途径
也就是为量子计算机制造一个量子随机存取存储器
此外，这种类型的研究可以揭示导致脆弱量子现象衰变并成为经典的不同机制，”帝国理工大学量子测量实验室首席研究员迈克尔·万纳强调说
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