儀器儀表
據美國物理學家組織網2月7日報道，瑞典查爾姆斯理工大學的科學家開發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合在一起的量子電路，為量子物理開辟新的研究方向。相關論文發表在最近出版的《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。
研究人員指出，這種表面聲波探測對波峰高度只有質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典力學法則，其性質更像是光。
“該實驗是用經典聲波來做的，但我們把各項準備工作就緒，卻發現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、聲波結合超導量子比特研究等。
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（徐）