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光子是一种咱们熟知的微不雅粒子。当一盏灯被绽放照亮了房间时，光就正以光子的花样传送能量。这些轻飘的、冲破的量子能量包，革职着量子力学中的一些奇怪的法令乐鱼彩票网，举例，光子固然不行再分，但一个光子却又被允许同期出当今两个场合。

与组成了光束的光子类似的是，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畅通，就像足球看台上的“东说念主浪”是由千千万万的球迷集体畅通产生的一样。当咱们听一首歌时，听起来衔尾的音乐声施行上是由这些相配小的量子粒子传递的。

对于声子的一个基本问题是，代表了大要10¹⁵个原子的畅通的声子，它们的行径简直革职量子力学的展望吗？一直以来，制造和探伤单个声子的本领，王人逾期于制造和探伤光子的本领。

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在一项新发表于《科学》杂志的研究中，一个研究团队创造了一种声波分束器，他们将声子“分裂”，并将它们纠缠在了一说念，确认了声子的量子特点。研究东说念主员以为，这一效果为一种新式量子计较机的创建迈出了要道一步。

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分裂声子

在物理学的光学实验室中，光子分束器是一种能将光束分红两束的安装，一束被传输，一束被反射。相干词，在声子实验中，这么的安装是缺失的。

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在新的研究中，为了探索声子的量子特点，研究东说念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。他们使用了大要比东说念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。在实验中，他们使用的材料是铌酸锂。

研究东说念主员念念知说念，若是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，而是插足量子类似态。在这种类似态下，声子同期既被反射又被传输。对声子进行测量，会使声子的量子类似态坍缩为其中一个。这一拆伙明确地标明，声子具备与光子类似的量子特点。

纠缠声子

在阐扬注解声子不错像光子一样插足量子类似态之后，研究东说念主员提议了一个更复杂的问题。他们念念知说念，若是将两个商酌的声子分歧从两个标的送入分束器，会发生什么。

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事实上，研究东说念主员念念要探讨的是一种在上世纪80年代就照旧用光子阐扬注解的量子效应——Hong-Ou-Mandel效应。在这种效应中，当两个商酌的光子从相背的标的同期发送到分束器时，类似的输出会发生干豫，因此这两个光子老是在销毁个输出方进取一说念行进，而不会出现两个光子朝着两个标的行进的局面。

在研究东说念主员进行的第二项实验中，他们确认了声子也会出现相同的情况。两个声子王人会插足一种类似的半传输半反射的类似态。具体来说，他们不雅察到的情况是，两个向一个标的移动的声子和两个向另一个标的移动的声子处于类似态，因此这两个声子被纠缠在了一说念。这标明，新的实考确认了声子的Hong-Ou-Mandel效应。

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让声子插足这种量子纠缠态比让光子插足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边幅一说念畅通。若是量子力学只垄断最小门径的物理学，那么就会产生这么的问题：这个鸿沟的畛域在那处，经典物理学又从那处运转？这个实验进一步探讨了这一过渡。

量子计较的新可能

量子计较机的浩瀚之处在于量子鸿沟的“歪邪”。始终以来，科学家王人但愿或者欺骗类似和纠缠的奇异力量，来科罚曩昔难以科罚的问题。而结束这一筹画的一种法子便是在所谓的“线性光学量子计较机”中使用光子。

而使用声子而非光子建造的线性机械量子计较机，则不错相配紧凑和独处，它们能所有诞生在一个类似于条记本电脑处理器的芯片之上。新的研究拆伙标明，当今科学家领有了建造线性机械量子计较机所需的要道本领，这或将为量子计较带来新的、特有的计较才气。

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撰文：小雨

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排版：雯雯

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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

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封面图&首图：Peter Allen via University of Chicago