研究人員已經獲得了對難以捉摸的聲音“粒子”——聲子的控制權。儘管聲子——構成聲波的振動能量的最小單位——不是物質，但它們可以被視為粒子，就像光子是光粒子一樣。光子通常在原型量子計算機中儲存資訊，這些計算機旨在利用量子效應來實現前所未有的處理能力。使用聲音代替光子可能具有優勢，但這需要在非常精細的尺度上操縱聲子。
直到最近，科學家們還缺乏這種能力；僅僅探測到單個聲子就會將其摧毀。早期的技術包括在稱為超導量子位元的量子電路中將聲子轉換為電。這些電路接受特定量的能量；如果聲子的能量匹配，電路可以吸收它——摧毀聲子，但給出其存在的能量讀數。
在一項新的研究中，JILA（美國國家標準與技術研究院和科羅拉多大學博爾德分校的合作機構）的科學家們調整了其超導量子位元的能量單位，使聲子不會被摧毀。相反，由於一種特殊材料可以響應振動而產生電場，聲子加速了電路中的電流。實驗人員隨後可以檢測到每個聲子引起的電流變化量。
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“最近在使用超導量子位元控制光量子態方面取得了許多令人印象深刻的成功。我們很好奇——用聲音能做到哪些用光做不到的事情？”科羅拉多大學博爾德分校的 Lucas Sletten 說，他是 6 月份發表在《物理評論 X》雜誌上的這項研究的主要作者。一個區別是速度：聲音傳播速度比光慢得多。Sletten 和他的同事利用這一點協調了加速電流的電路-聲子相互作用。他們將特定波長（稱為模式）的聲子捕獲在兩個反射聲音的聲學“鏡子”之間，聲音往返所需的相對較長時間允許精確的協調。鏡子之間的距離只有頭髮絲那麼寬——對光的類似控制將需要間隔約 12 米的鏡子。
聲音的“慢速”也讓實驗人員能夠識別多種模式的聲子。Sletten 說，通常情況下，量子計算機透過增加超導量子位元來提高容量。但是，僅用一個量子位元處理具有多種模式的資訊就可以達到相同的效果。
“這絕對是一個里程碑，”蘇黎世聯邦理工學院的物理學家 Yiwen Chu 說，她沒有參與這項研究。她指出，與光進行的類似實驗是當今量子計算機領域許多工作的第一步。
然而，聲音的類似應用還很遙遠：其中，科學家們必須找到一種方法，使聲子存活的時間比目前的時間長得多——大約 600 納秒。不過，最終，這項研究可能會為量子計算開闢新的前進道路。