摘要：为了解决量子物理学的限制，研究人员建立了一种新的声学系统，以研究凝结物质的微小原子的方式。他们希望有一天能构建量子计算机的声学版本。...

当量子物理学家因量子力学的局限性而沮丧时，会发生什么？在EPFL，您将获得一种超材料，这是一种具有外来特性的工程材料。

沮丧的物理学家是博士生Mathieu Padlewski。 Padlewski与EPFL的Wave Engineering实验室与HervéLissek和Romain Fleury合作，建立了一种新颖的声学系统，用于探索冷凝的物质及其宏观属性，这一直是对量子现象固有的极其敏感的本质。此外，可以对声学系统进行调整以研究超出固态物理学的属性。结果发表在物理评论B.

Padlewski说：“我们从本质上建立了一个受量子力学启发的游乐场，可以调整以研究各种系统。我们的超材料由高度可调的活动元素组成，使我们能够合成超越自然领域的现象。” “潜在的应用包括操纵波和指导电信的能量，例如，设置可能有一天可以提供从波浪中收集能量的线索。”

Schrödinger的猫，量子难题

在量子力学中，猫在盒子里既死去又活着，直到您通过测量系统来干扰系统，这是在这种情况下通过打开盒子来完成的。从纯粹的量子角度来看，猫处于两个可能的状态的叠加：可能已经死亡的状态和可能的生命状态，直到打开盒子，直到只观察到猫实际上死了或活着。一只猫不能同时死亡和活着，这就是SchrödingerCat的本质，SchrödingerCat的本质是ErwinSchrödinger在1935年设计的思想实验，它说明了当量子量表超出量子标尺（如猫的尺度）时，说明了量子概念的复杂性。

量子物理学的敏感性质使观察固态如此困难的敏感性来自测量系统的行为，该系统迫使量子系统进入一个状态，而不是允许该系统在概率状态的叠加中存在 - 不间断。也就是说，物理学家知道如何间接探测电子状态并推断其相应的特性。

用声波建模量子现象

但是，在宏观的世界中，施罗丁的猫在另一个现象中变得完全有意义，这是我们可以与之互动的一种现象：声音。

例如，如果我们以一个人的声音为例，我们就会知道某人的声音独特而丰富的原因是因为我们听到了整个频率。频谱是给定声音的特征，但它也解释了为什么钢琴具有独特的音色，或者为什么小号的声音与长号不同。原则上，我们可以同时听到基本频率，也就是基本状态，以及所有被称为谐波的较高频率。从量子物理学借用语言，我们实际上是一次听到许多州的叠加。或类似于Schrödinger的猫，猫既死又活着，我们可以听到它！

“量化概率波毕竟是波浪 - 为什么不用声音对它们建模？” Padlewski说。 “直接探测固态的电子状态，而无需扰动，就像让盲人穿过没有拐杖的繁忙街道上的街道。

工程声学超材

在EPFL建造的声学超材料由“原子原子”线组成，本质上是16个小立方体，彼此相连，带有开口，以允许放置多个扬声器或麦克风。扬声器会产生声波，这些波浪将以受控的方式通过声原子线传播，麦克风测量声波以进行反馈控制。可以将这些立方体视为构建超出简单线路的更复杂系统的构建块。

Lissek说：“当您看到耳蜗时，耳朵的器官负责听力，它类似于我们在其结构和功能上的主动声学超材料。” “耳蜗由放大不同频率的完美细胞组成。我们的超材料可能会以相同的方式调节，并研究听力问题，例如耳鸣。”

迈向量子启发的模拟计算

Padlewski还热衷于使用超材料构建块来研究构建能够生成不可分割状态的第一个声学模拟计算机之一。受亚利桑那大学皮埃尔·德米尔（Pierre Deymier）的作品的启发，这台计算机本质上将是量子计算机的声音。这将允许直接观察超跨状态而不会干扰系统，因为声波不像量子那样脆弱。

Padlewski补充说：“声学量子模拟计算机更像是一个晶体晶格 - 一个周期性的细胞阵列，就像原子在晶体中排列一样。” “量子计算的声学方法具有同时处理大量信息的替代方法。”