原子的声音非常微弱,科学家无法直接听到。因此,科学家团队建造了一个毫米长的人造原子,并将其放在超导材料上测量其电能。科学家激发超导材料中的原子,然后使用带有长金属“手指”的麦克风芯片来探测发出的声波。金属“手指”将捕获的声波转换成微波信号,这样他们就能“看到”声音。

这是人造原子和装有人造原子的集成超导量子干涉仪的放大示意图。SQUID赋予原子量子属性,指向左边的手指状突起可以耦合声波。

这是人造原子和装有人造原子的集成超导量子干涉仪的放大示意图。SQUID赋予原子量子属性,指向左边的手指状突起可以耦合声波。

“声波的振幅或强度非常弱。基本上,当你激发一个原子时,它会发出声音,但一次只能发出一个声子。”该研究的合著者约兰·约翰逊解释道。"这是这个频率下所有可能的声音中最弱的一种."

发表在《科学》杂志上的这项研究证实,无论物质有多小,只要它运动/振动,就会发出声音。

“根据理论,原子的声音会分裂成量子粒子,”该项研究的另一位合作者、哥伦比亚大学的博士后研究员马丁·古斯塔夫松说。"这个粒子是可以探测到的最弱的声音."

科学家还发现,这种声音是一个D调,比钢琴上的最高音高20个纯八度,这是人耳听不到的。

尽管如此,这项研究仍然可以帮助我们理解量子声音,也就是说,声子可以取代光子。光子通常用于量子实验,但它们的速度太快,无法控制。因为声音比光慢得多,这项研究的结果可以用于量子计算。

“通过这个实验,我们为量子世界打开了一扇新的大门,”研究合著者、大学物理教授佩尔·德尔辛说。“我们的长期目标是控制量子物理,最终它为我们服务,比如超高速计算机。”

现在科学家们已经成功地看到了微波声音,他们计划继续他们的实验来记录这些声音。让我们继续“倾听”他们的新进展。