儀器儀表
據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)2月7日報道，瑞典查爾姆斯理工大學的科學家開發(fā)出迄今世界上最靈敏的新式聲波探測器，能檢測到量子水平的聲波。該研究有望帶來一種將聲子和電子結(jié)合在一起的量子電路，為量子物理開辟新的研究方向。相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《自然·物理學》上。
這種“量子麥克”探測器是一種壓電耦合單電子晶體管，這種晶體管中通過電流時，一次只過一個電子。研究小組模擬了卵石投入池塘形成的漣漪，并讓這種聲波在微晶片的表面而不是在空氣中傳播。這種聲波波長僅3微米，但聲波傳過來時，探測器能迅速感知到。
他們還在芯片表面制作了一種3毫米長的回音腔，這樣即使聲音在晶體上傳播的速度是其在空氣中的10倍，探測器也能夠極靈敏地追蹤聲波脈沖在回音腔壁之間來回反射，由此能清晰檢出聲波的性質(zhì)。
研究人員指出，這種表面聲波探測對波峰高度只有質(zhì)子直徑的百分之幾的聲波敏感，探測靈敏度在單個聲子水平，頻率為932兆赫茲。如此輕微的聲音遵從量子力學法則而不是經(jīng)典力學法則，其性質(zhì)更像是光。
“該實驗是用經(jīng)典聲波來做的，但我們把各項準備工作就緒，卻發(fā)現(xiàn)研究的是標準的量子聲波，此前還沒有人做過這樣的實驗�！闭撐牡谝蛔髡摺⒉┦可R丁·古斯塔夫森說。
“量子麥克”探測器能檢測的聲波不僅極其輕微，其頻率幾乎達到了1千兆赫，比一組A音高21個八度。這種音調(diào)對人類聽覺而言是太高了。研究人員還指出，他們的項目將表面聲波的獨特性和量子電路緊密結(jié)合在一起，為研究開辟了新方向，如聲子—聲子的相互作用、聲波結(jié)合超導量子比特研究等。
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（徐）