Der Sprung eines einzelnen Schallquants zwischen zwei Energiestufen ist gemessen worden
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Ein Team der Stanford University hat erfasst, wie ein einzelnes Phonon schlagartig von einer Energiestufe auf die andere fällt, zwischen genau zwei Stufen: einem Phonon und keinem. Gesehen hat das niemand, gemessen wurde über ein supraleitendes Qubit daneben.
Ein Team der Stanford University hat gemessen, wie ein einzelnes Schallquant schlagartig von einer Energiestufe auf die nächste fällt. Die Arbeit erschien am 17. September 2026 im Fachblatt Science unter dem Titel „Quantum jumps of sound“.
Ein Phonon ist die kleinste mögliche Portion Schwingungsenergie. Was für Licht das Photon ist, ist für Schall das Phonon: Es steht nicht für ein einzelnes Teilchen, sondern für die gemeinsame Bewegung sehr vieler Atome.
Der Aufbau besteht aus einem winzigen, mit Chip-Verfahren gefertigten Schwinger und einem supraleitenden Qubit daneben, das als Messfühler dient. Das Qubit tastet nicht die Auslenkung des Schwingers ab, sondern dessen Energie. Jedes einzelne Phonon verschiebt die Frequenz des Qubits um 328 Kilohertz.
Der Schwinger hält seine Schwingung 2,1 Millisekunden lang. In dieser Zeit konnte das Qubit hunderte Male nachsehen, ob das Phonon noch da ist, ohne es zu zerstören. Einzelne Phonon-Zustände erzeugte das Team mit 85 Prozent Zuverlässigkeit.
Gesehen hat das niemand. Es wurde nichts gefilmt und nichts fotografiert; gemessen wurde indirekt, indem das Qubit hunderte Male nachfragte, auf welcher Energiestufe der Schwinger gerade steht. «In Echtzeit» heißt hier nur: schnell genug, um den Moment des Sprungs innerhalb der 2,1 Millisekunden zu erwischen. Beobachtet wurde dabei der Sprung zwischen genau zwei Stufen, einem Phonon und keinem, nicht eine ganze Leiter hinauf und hinunter.
Hören kann man diesen Schall nicht, und wie hoch der Ton wäre, geben die zugänglichen Quellen nicht an. Die 328 Kilohertz sind die Frequenzverschiebung des Qubits je Phonon, nicht die Tonhöhe.
Das Wort «erstmals» stammt aus der Mitteilung der Stanford University, nicht aus der Studie selbst; deren Kurzfassung benutzt es nicht, und der Volltext steht hinter einer Bezahlschranke. Was an Anwendungen genannt wird — Fehlerkorrektur im Quantencomputer, Sensoren für Proteine, bessere Bauteile in Telefonen — sind Aussichten der Forscher. In dieser Arbeit wurde nichts davon gezeigt.