Jeśli tak się stanie, chwała spłynie na przedstawicieli Uniwersytetu w Chicago. To właśnie oni, jak opisują na łamach Science, postanowili przekonać się, jak zakończą się próby rozdzielania wspomnianych fononów. Łącznie przeprowadzone zostały dwa eksperymenty, a ich rezultaty powinny przynieść szereg praktycznych korzyści.
Czytaj też: Chiński komputer kwantowy bije na głowę dotychczas stosowane urządzenia. Jest 180 mln razy szybszy
Istotną rolę w tych badaniach odegrał dźwiękowy odpowiednik tzw. dzielnika wiązki, zwanego również płytką światłodzielącą. Takie urządzenie, jak sama nazwa wskazuje, zajmuje się rozdzielaniem wiązki światła na dwie części. Nie bez znaczenia pozostawał też fakt, że członkowie tego samego zespołu wykazali wcześniej, jak tworzyć i wykrywać pojedyncze fonony. Również na ich konto przypisuje się historyczne splątanie dwóch fononów.
Dzięki możliwości podzielenia wiązki dźwięku na pół naukowcy zamierzali przesyłać jedną połowę i odbijać drugą w kierunku źródła. Częścią opisywanego układu były dwa kubity służące do generowania i wykrywania fononów, a do jego działania konieczne było utrzymywanie bardzo niskich temperatur. Wykorzystane w eksperymencie fonony przemieszczały się po powierzchni niobianu litu. Zamiast ulec rozdzieleniu, fonony okazały się przechodzić w stan superpozycji, w którym były jednocześnie odbijane i przesyłane. Mierząc superpozycję dwóch kubitów członkowie zespołu byli w stanie udowodnić, iż ich dzielnik może wytworzyć kwantowy stan splątany.
Nowy rodzaj komputera kwantowego miałby wykorzystać fonony do wykonywania obliczeń
Osobny eksperyment posłużył natomiast do zbadania tzw. efektu Hong-Ou-Mandela. Za jego sprawą dwa identyczne fotony są jednocześnie wysyłane z przeciwnych kierunków do rozdzielacza wiązki. W efekcie fotony podróżują wspólnie, w jednym lub drugim kierunku. Zjawisko to zostało zademonstrowane w 1987 roku, a od tamtej pory naukowcy próbowali je lepiej zrozumieć (jednocześnie wiedząc, że nie da się tego w pełni dokonać w oparciu o optykę klasyczną).
Jak się okazało, podobny eksperyment – wykorzystujący fonony zamiast fotonów – przyniósł podobne skutki. Badacze mają natomiast kolejną zagwozdkę, ponieważ zebrane dane mogłyby wyjaśnić, gdzie zaczyna się fizyka klasyczna, a gdzie kończy mechanika kwantowa. Jeśli zaś chodzi o nieco bardziej praktyczne korzyści, to w grę wchodzi przede wszystkim stworzenie nowego rodzaju komputera kwantowego, zwanego liniowo-mechanicznym.
Czytaj też: Student rozwiązał zagadkę matematyczną, która stanowiła wyzwanie od 30 lat
Takowy, zamiast fotonów, miałby wykorzystywać fonony. Wyróżniającą cechą takiego urządzenia byłaby możliwość używania fononów jako części hybrydowego komputera kwantowego, który łączy w sobie zalety liniowych komputerów kwantowych i komputerów kwantowych opartych na kubitach. Najbliższym wyzwaniem dla członków zespołu badawczego będzie natomiast zaprojektowanie bramki logicznej opartej na fononach.
