科学家造出“量子声波装置”，有望革新通信方式

现代通信主要依靠光（电磁波）和电流，但在水或人体等介质中，光和电流难以传播，而声波却能有效穿行——因此，利用声波传递信息或探测生物组织具有独特优势。本研究由麦吉尔大学与加拿大国家研究委员会合作设计并测试了一种新型器件，其核心材料由普林斯顿大学合成。该器件采用二维晶体结构，将电子约束在仅几个原子宽的通道内；当强电流驱动电子以极高速度通过时，电子会以‘声子’（即量子化的晶格振动）形式释放多余能量，产生类似声音的振动。研究人员发现，这些声子可被精确、可控地激发，这是迈向量子级声操控实用化的重要一步。实验在接近绝对零度（0.01–3.9开尔文）的极低温下进行，此时电子波动性显著增强，更易展现量子行为。研究团队突破以往局限，让电子速度远超材料中的声速，首次证实：即使晶体本身几乎处于绝对零度，电子仍可因高速运动而呈现‘高温’量子态——这挑战了既有理论，提示需重新考虑电子与晶格的能量耦合机制。下一步，团队计划尝试石墨烯等新材料，进一步提升器件性能。未来，该技术有望用于更快的芯片间通信、超高灵敏度传感器、活体生物组织无损检测，以及新型医学成像与治疗设备。简言之，这项工作探索的是‘电如何在先进材料中高效转化为可控的量子声’这一基础问题。