微型量子鼓膜以百万分之一的损耗传递声音——有望改写技术格局

现在想象一个超薄的鼓面，宽度约10毫米，上面布满许多三角形孔洞。

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及苏黎世联邦理工学院合作，成功实现了振动在这种薄膜上的近乎无损传播。其信号损耗甚至远低于电子电路的处理能力。这项研究成果现已发表于《自然》期刊。

声子——在固体材料中传播的声信号或振动

信号由声子构成——可以理解为固体材料中的振动。原子通过相互推挤产生振动，从而使特定信号能在材料中传播。设想通过这种材料编码传输信号时，信号损耗就成为关键因素。

若信号强度衰减或部分能量转化为热能/错误振动，最终将导致解码失败。

系统可靠性至关重要

研究人员成功传输的信号具有近乎零损耗的特性。这种薄膜作为信息传输平台展现出惊人的可靠性。

损耗表现为声波在薄膜表面传播时的振幅衰减。当信号穿过材料并绕过薄膜孔洞（甚至需要改变方向）时，每百万个声子中仅损失约一个。

相同条件下，电子电路中电流波动的振幅衰减速度要快约十万倍。

具有前景的基础研究

尼尔斯·玻尔研究所的向曦助理教授和阿尔伯特·施利瑟教授指出，这项成果不应局限于特定应用场景，但其潜力巨大。当前全球正在研发的量子计算机，其核心正是依赖不同组件间的超精密信号传输。

量子研究的另一个领域涉及传感器开发，例如检测人体内最微弱的生物波动——同样需要可靠的信号传递。

但向曦和阿尔伯特·施利瑟目前更专注于探索更多可能性。

"现阶段我们希望通过实验验证方法的潜力。例如构建更复杂的结构观察声子运动，或设计类似十字路口车辆碰撞的声子对撞结构。这将帮助我们理解最终可能实现的技术边界和潜在应用。"阿尔伯特·施利瑟表示。正如他们所说："基础研究的本质是创造新知识。"