Фононный лазер: будущее помехоустойчивых навигационных систем
В то время как лазеры, которые мы привыкли работать с фотонами (частицами света), их «звуковой» аналог работает с фононами. Американские ученые создали «сжатый» фононный лазер, который может стать основой устойчивых к помехам навигационных систем и открыть новые возможности для изучения квантовых явлений и медицинского ультразвука следующего поколения.
Фононы — это квазичастицы, описывающие квантовые состояния колебаний данной упругой структуры. Проще говоря, если фотон — это квант света, то фонон — это квант звуковой волны. Эта концепция, введенная еще в 1930 году, остается ключевой для понимания физики конденсированного состояния, поскольку фононы, как и классические фононы, обладают как волновыми, так и корпускулярными свойствами.
В 2019 году группа учёных из Рочестерского университета провела первую демонстрацию фононного лазера. Затем исследователям удалось поймать и левитировать фононы в вакууме с помощью оптического пинцета. Однако первоначальная версия прибора страдала от значительных помех, ограничивавших точность измерений.
Лишь недавно эту проблему удалось решить благодаря эффекту сжатия, пишет IE. Хотя лазерный луч невооруженным глазом кажется плоским, на самом деле он содержит множество флуктуаций, мешающих измерениям. Обработав определенным образом свет фононного лазера, ученые смогли значительно уменьшить эти колебания.
Новый подход позволил подавить тепловой шум и достичь беспрецедентной точности измерения ускорения, превосходящей возможности традиционных фотонных лазеров и радиочастотных источников.
По мнению исследователей, такая высокая чувствительность открывает путь к созданию квантовые компасы – навигационные устройства, не зависящие от спутниковых сигналов. Это делает их принципиально невосприимчивыми к помехам в условиях радиоэлектронной борьбы, а также позволяет производить точечные измерения гравитации и других фундаментальных сил. Высокочастотные акустические колебания фононного лазера подходят для управления квантовыми состояниями, которые могут быть использованы в будущих квантовых датчиках и компьютерах.
Технология представляет особый интерес для медицинских применений. Поскольку звуковые волны распространяются через насыщенные водой ткани тела более эффективно, чем свет, фононные лазеры могут стать основой для следующего поколения систем ультразвуковой визуализации и неинвазивных методов лечения.
Все важное из мира технологий прямо на ваш почтовый ящик.
Подписываясь, вы принимаете наши Условия и Политику конфиденциальности. Вы можете отказаться от подписки одним щелчком мыши в любое время.
