聲子激光器可對聲子進行精細控製。圖片來源：美國羅切斯特大學

美國羅切斯特大學與(yu) 羅切斯特理工學院研究團隊開發出一種新型“壓縮聲子激光器”，能夠在納米尺度上實現對聲子的高精度控製。研究人員表示，這項技術有望為(wei) 探究引力本質、粒子加速以及量子物理提供新的實驗工具。相關(guan) 成果發表於(yu) 新一期《自然·通訊》雜誌。

自20世紀60年代激光問世以來，這項技術不斷拓展科學研究與(yu) 日常應用的邊界，從(cong) 超市條形碼掃描到激光矯正視力手術，都離不開這項技術。傳(chuan) 統激光操控的是光子，也就是光的基本粒子。但如今，科學家正把這種“激光思路”拓展到另一類基本粒子——聲子上，有望為(wei) 量子測量和精密導航開辟新路徑。

聲子可理解為(wei) 材料內(nei) 部振動的最小能量單位。過去20年來，科學家逐步發展出類似光學激光的聲子激光技術，使機械振動也能像光一樣被相幹操控。但要將其應用於(yu) 精密測量，一個(ge) 關(guan) 鍵挑戰是如何降低噪聲幹擾。

研究團隊早在2019年就利用光鑷技術，在真空環境中捕獲並懸浮聲子，首次演示了聲子激光器。此次研究則進一步通過光學調控手段，對聲子激光進行精細“推拉”控製，從(cong) 而顯著降低係統中的波動。

團隊介紹，雖然激光在肉眼看來是一束穩定的光，但實際上內(nei) 部存在大量波動，這些波動會(hui) 在測量過程中轉化為(wei) 噪聲，幹擾信號並降低測量的準確性。此次，他們(men) 通過對聲子激光進行“壓縮”，降低其熱噪聲，成功提升了信號的穩定性。

這種降噪後的聲子激光，有望實現比傳(chuan) 統光子激光或射頻技術更高精度的加速度測量能力。未來，這類技術或可用於(yu) 開發高精度引力傳(chuan) 感器，並為(wei) 量子導航技術提供支持。例如，科學界正在探索不依賴衛星信號的量子羅盤，其理論上可作為(wei) 更精確且難以幹擾的GPS替代方案。研究人員認為(wei) ，聲子激光技術有望成為(wei) 實現此類量子導航係統的重要基礎之一。