Stanford-Team misst den Sprung eines einzelnen Schallquants auf die nächste Energiestufe
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Ein Team der Stanford University hat gemessen, wie ein einzelnes Schallquant schlagartig von einer Energiestufe auf die nächste fällt. Beobachtet wurden Sprünge zwischen genau zwei Stufen, ein Phonon und kein Phonon. Die Arbeit erschien am 17. September 2026 im Fachblatt Science.
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.
Quantensprünge waren an einzelnen Atomen und an Licht schon beobachtet worden. An Schall, also an der Bewegung eines greifbaren Körpers aus vielen Atomen, gelang das bisher nicht. So stellt es die Mitteilung der Stanford University dar, die von der ersten Beobachtung in Echtzeit spricht; die Kurzfassung der Studie benutzt dieses Wort nicht.
„In Echtzeit“ heißt hier nur: schnell genug, um den Moment des Sprungs innerhalb der 2,1 Millisekunden zu erwischen. Gesehen oder gefilmt wurde nichts, gemessen wurde indirekt über das Qubit. Die genannten Aussichten, also Fehlererkennung in Quantencomputern, empfindliche Sensoren für Proteine in Zellen und schallbasierte Bauteile, sind in dieser Arbeit nicht gezeigt.