新型“声子激光器”可大幅提升重力测量精度

罗切斯特大学与罗切斯特理工学院的研究团队成功研制出一种新型 squeezed phonon laser（压缩声子激光器），可对纳米尺度的机械振动进行高精度主动调控。声子激光器本质上是让固体材料中的晶格振动（即声子）像光子激光一样实现受激辐射和相干放大。2019年，该团队已利用光学镊子在真空中捕获并悬浮微粒，首次实现声子激光；但当时系统存在明显噪声——即振动强度的随机涨落，这会严重削弱测量精度。就像传统激光看似稳定，实则光强存在固有波动一样，声子激光也面临类似问题。本次突破在于引入‘压缩态’技术：通过用特定相位和强度的激光对悬浮微粒施加周期性‘推拉’作用，主动抑制振动幅度的量子与热噪声，显著降低其不确定性。实验表明，该压缩声子激光器的加速度测量精度已超越现有光学激光或射频技术。这一进展不仅有助于探索量子力学、引力与粒子运动的基础科学问题，更将推动高精度惯性导航发展——例如无需卫星、不受电磁干扰的‘量子罗盘’，有望成为未来自主导航系统的核心传感器。