麥吉爾大學的研究人員開發了一種新的量子設備，可以在絕對零度以上的溫度下產生微小的類似聲音的粒子，稱為聲子。這項突破可能有助於為聲子雷射鋪平道路，這種技術可用於通訊、醫療診斷和先進感測。
「現代通訊很大程度上是基於光，包括電磁波和電流。在海洋這樣的介質中，聲音可以傳播，但光和電流不能，」物理學副教授、該研究的作者邁克爾希爾克說。 “聲波也可以成為人體有用的工具。”
該裝置由麥吉爾大學和加拿大國家研究委員會的研究人員設計和測試，裝置中使用的材料是在普林斯頓大學合成的。
電子產生量子聲音的速度有多快
該團隊使用二維晶體創建了該設備，將電子限制在幾個原子寬的通道中。當電流推動電子高速通過這條超薄路徑時，電子會以類似聲音的振動爆發（稱為聲子）的形式釋放多餘的能量。
研究人員發現，這些聲子可以以可預測和可控的模式產生，這是朝著依賴在量子層面上精確操縱聲音的實用設備邁出的重要一步。
冷卻解鎖不尋常的量子行為
實驗在 10 毫開爾文和 3.9 開爾文之間的溫度下進行。在這些非常低的溫度下，電子的行為方式更加有序，更容易觀察量子現象，其中物質的行為比普通粒子更像波。
希爾克解釋說：“在絕對零度的溫度下，即量子物理學的世界，除非電子以或高於聲速的速度一起運動，否則不會產生聲音。” “之前的工作觀察到當電子速度接近音障時的相關效應。我們的研究進一步推動系統超越該點，並表明現有理論需要重新評估，因為儘管電子接近主晶體的絕對零溫度，但電子可能非常熱。”
邁向更快的通訊和醫療技術
研究的下一階段將研究用其他材料（包括石墨烯）來建造該設備，以使其以更高的速度工作。
希爾克表示，該技術的未來版本可能包括更快的通訊系統、更靈敏的檢測工具、更好的生物材料分析方法和先進的醫療技術。
「聲子很難以受控方式產生和利用，因此我們正在尋找新的機制。從廣義上講，它是關於電流和能量如何在先進電子材料內移動和轉換的，」他說。
考試詳情
研究結果發表於 體檢信 在標題紙上 “具有超高遷移率的二維繫統中超音速電子的共振磁琴發射。” 麥可希爾克等人。
該研究由加拿大自然科學與工程研究委員會和魁北克自然與技術基金會資助。
