Um microfone quântico é um dispositivo extremamente sensível que detecta as menores partículas de som, tais como pacotes de energia vibracional chamados phonons.
Anunciado em julho de 2019 e desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Stanford, o dispositivo poderia levar ao desenvolvimento de computadores quânticos menores que são mais eficientes porque funcionam manipulando partículas de som ao invés de luz (fótons). Os fotões são muito mais fáceis de controlar do que os fotões de luz e os seus comprimentos de onda são milhares de vezes menores do que as partículas de luz. Usando este método, os pesquisadores acreditam que deram um passo importante na criação de um computador 'mecânico quântico'.
Os pesquisadores esperam que o microfone quântico habilite novos tipos de sensores quânticos, transdutores e dispositivos de armazenamento para futuras máquinas quânticas que poderiam armazenar grandes quantidades de informação em espaços muito menores do que usando fótons.
Até o momento, não foi possível medir os fótons porque os microfones comuns simplesmente não são sensíveis o suficiente para capturá-los.
Como o microfone quântico mede o som
Um microfone tradicional funciona detectando quando um som de entrada interage com uma membrana interna e o deslocamento físico é convertido em uma tensão que pode ser medida.
No entanto, os fonos são tão pequenos que não podem ser detectados individualmente devido ao Princípio da Incerteza de Heisenberg, que afirma que a posição de um objeto quântico não pode ser conhecida com precisão sem alterá-la. Segundo pesquisadores, tentar medir o número de fones com um microfone normal não é possível, pois o ato de medir introduz energia no sistema que esconde a energia exata que tenta ser medida.
P>Medição de ondas acústicas, os cientistas desenvolveram um dispositivo que mede diretamente a energia dos fones usando ressonadores nanomecânicos super-resfriados muito minúsculos. Estes ressonadores, que só são visíveis através de um microscópio electrónico, actuam como espelhos para o som. O microfone quântico capta os fótons e mede as vibrações que eles emitem - vários níveis de energia correspondem a vários números de fótons.
História
Em 2012, cientistas da Chalmers University of Technology, na Suécia, demonstraram um dispositivo que chamaram de microfone quântico que poderia captar sons muito fracos. O dispositivo foi baseado em um único transistor de elétrons (a corrente elétrica só pode fluir através desse transistor um elétron de cada vez).
A equipe de pesquisa da Chalmers estudou ondas acústicas que se propagavam sobre a superfície de um microchip cristalino, imitando as ondulações em um lago quando alguém joga um calhau dentro dele. Embora o comprimento de onda do som fosse de apenas três micrômetros, o dispositivo, que era ainda menor, foi capaz de detectar rapidamente as ondas acústicas à medida que elas passavam.
"O resultado oferece perspectivas de uma nova classe de circuitos híbridos quânticos que misturam elementos acústicos com elementos elétricos e podem ajudar a iluminar novos fenômenos da física quântica", de acordo com a universidade. Os resultados foram publicados na revista Nature Physics.