Докато лазерите, с които сме свикнали, управляват фотоните – светлинните частици – техният „звуков“ аналог работи с фонони. Учени от САЩ създадоха „компресиран“ фононен лазер, който може да залегне в основата на устойчиви срещу смущения навигационни системи и да открие нови възможности за изучаване на квантовите явления и медицинския ултразвук от следващо поколение.

Фононите са квазичастици, които описват количествените състояния на вибрациите на дадена еластична структура. Казано по-просто, ако фотонът е квант на светлината, то фононът е квант на звуковата вълна. Концепцията, въведена още през 1930 г., остава ключова за разбирането на физиката на кондензираните среди, тъй като фононите, подобно на класическите, проявяват както вълнови, така и корпускулярни свойства.

През 2019 г. екип от учени от Университета в Рочестър проведе първата демонстрация на фононен лазер. Тогава изследователите успяха да уловят и левитират фонони във вакуум с помощта на оптични пинсети. Първоначалната версия на устройството обаче страдаше от значителни смущения, които ограничаваха точността на измерванията.

Едва наскоро стана възможно този проблем да бъде решен, благодарение на ефекта на компресия, пише IE. Въпреки че лазерният лъч изглежда плосък с просто око, той всъщност съдържа много флуктуации, които пречат на измерването. Чрез третиране на фононния лазер със светлината по определен начин учените са успели значително да намалят тези флуктуации.

Новият подход е дал възможност за потискане на топлинния шум и постигане на безпрецедентна точност на измерване на ускорението, надхвърляща възможностите на традиционните фотонни лазери и радиочестотни източници.

Според изследователите подобна висока чувствителност открива пътя към създаването на квантови компаси – навигационни устройства, които не зависят от сателитните сигнали. Това ги прави принципно устойчиви на смущения в условията на електронна война, а също така позволява да се извършват точкови измервания на гравитацията и други фундаментални сили. Високочестотните акустични вибрации на фононовия лазер са подходящи за манипулиране на квантовите състояния, които биха могли да се използват в бъдещите квантови сензори и компютри.

Технологията представлява особен интерес за медицинско приложение. Тъй като звуковите вълни се разпространяват в наситените с вода телесни тъкани по-ефективно от светлината, фононните лазери биха могли да бъдат основа за следващото поколение системи за ултразвуково изобразяване и неинвазивни терапии.

Всичко важно от света на технологиите, директно в пощата ти.

С абонирането приемате нашите Условия и Политика за поверителност. Може да се отпишете с един клик по всяко време.