Langlivede lydbølger i krystallinske faste stoffer

En ny undersøgelse offentliggjort i Naturfysik beskriver, hvordan et hold af forskere brugte en laserstråle til at få adgang til langlivede lydbølger i krystallinske faste stoffer som grundlag for en potentielt ny tilgang til informationsbehandling og -lagring. En af Northern Arizona Universitys nyeste fysikere, assisterende professor Ryan Behunin, er medforfatter til undersøgelsen. I samarbejde med forskere ved Yale og University of Rochester, han hjalp med at udvikle teorien, der beskriver disse optomekaniske bulk-krystallinske systemer.

"Gennem en effekt kaldet 'Brillouin-spredning, ' en intens laserstråle, der passerer gennem et gennemsigtigt medium, kan producere lydbølger såvel som nye lysfarver, " sagde Behunin. "Denne type interaktion mellem lys og lyd falder ind under et fysikdomæne kaldet optomekanik. Inden for specialdesignede uberørte krystallinske systemer ved meget lave temperaturer, Brillouin-spredning kan producere lydbølger, der varer ved meget længe, meget længere end ved stuetemperatur.

"Dette fænomen er spændende, fordi jo længere en lydbølge lever, jo mere nyttigt kan det være til ting som præcisionssensorer – eller til brug med kvantecomputere, systemer, der kan opnå eksponentielle hastigheder over din stationære computer til visse typer beregninger."

Akustiske teknologier, der udnytter lydens kraft, er allerede kritiske elementer i hverdagens teknologier, fra mobiltelefoner til globale positioneringssystemer. Efterhånden som teknologien udvikler sig og er i stand til at udnytte kvantemekanikkens egenskaber, forskere søger at udvikle akustiske teknologier til applikationer inden for områder som kvantecomputere.

Disse akustiske enheder har potentiale til kommerciel anvendelse - en ny laser baseret på lyd, for eksempel, kunne muliggøre nye tilgange til præcis tidtagning i kommunikationssystemer. Interaktioner mellem lys og lyd i specielt konstruerede krystaller kan muliggøre nye enheder til fremtidige kvantenetværk.

"Vi er meget begejstrede for udsigterne for dette arbejde, " sagde Behunin. "I fremtiden håber vi, at dette system vil muliggøre søgninger efter ny fysik, unikke former for præcisionssansning og nye tilgange til kvanteinformationsbehandling."