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科學家開發(fā)出目前世界上最靈敏的新式聲波探測器

星之球激光 來源:網(wǎng)絡(luò)2012-02-17 我要評論(0 )   

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...

 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。”論文第一作者、博士生馬丁·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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