微型量子鼓膜实现百万分之一的声能损耗——即将改写技术格局

想象一个极其薄的鼓面，宽度约为10毫米，上面有许多三角形穿孔。

哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所的研究人员，与康斯坦茨大学和苏黎世联邦理工学院合作，成功实现了振动在这种膜上几乎无损失地传播。事实上，损失非常小，甚至远优于电子电路的信号处理。该结果现已发表在期刊自然上。

声子 - 在固体材料中传播的声音信号或振动

信号由声子组成——这可以理解为固体材料中的振动。原子振动并相互推动，因此，给定的信号可以在材料中移动。想象编码一个信号，然后通过材料发送，而信号损失就在这里发挥作用，这并非牵强附会。

如果信号强度减弱或部分信号在热量或不正确的振动中丢失，最终将无法正确解码。

系统可靠性至关重要

研究人员成功通过膜发送的信号之所以突出，是因为它们几乎无损失。膜作为信息发送平台极其可靠。

损失是通过声波振幅在膜周围移动时的减少来测量的。当研究人员引导信号穿过材料并在膜上的孔周围传播时——甚至信号改变方向的地方——损失约为百万分之一声子。

在类似的电子电路中，电流波动的振幅减少速度大约快十万倍。

基础研究与前景展望

尼尔斯·玻尔研究所的研究人员，向希助理教授和阿尔伯特·施利瑟教授，解释说这一结果不应仅考虑特定的未来应用，但仍有丰富的可能性。目前，全球正在努力构建量子计算机，这依赖于其不同部分之间超精确的信号传输。

量子研究中的另一个领域涉及传感器，例如可以测量我们体内最微小的生物波动——这里信号传输也至关重要。

但向希和阿尔伯特·施利瑟目前最感兴趣的是进一步探索这些可能性。

“目前，我们想通过实验方法来探索它能做什么。例如，我们想构建更复杂的结构，看看如何让声子围绕它们移动，或构建结构让声子像交叉路口的汽车一样碰撞。这将帮助我们更好地理解最终可能实现什么以及存在哪些新应用，”阿尔伯特·施利瑟说。正如他们所言：“基础研究就是产出新知识。”