羅徹斯特大學和羅徹斯特理工學院的科學家們成功研發出一種壓縮聲子激光，這項技術有望幫助開發「不易干擾」的導航系統，並深入探討量子現象如糾纏。自1960年代首創以來，激光技術已經為研究和實際應用開啟了新的大門。從矯正眼部手術到約束核聚變研究中的等離子體，從娛樂到加快超市結帳速度，激光現已成為我們日常生活中的一部分。
目前，科學家們不僅創造了控制光子（光粒子）的激光，還研發了能控制其他基本粒子如振動和聲音的激光。這些粒子被稱為聲子，為進一步研究量子物理、重力和粒子加速等領域提供了新的機會。聲子之所以重要，是因為它們是準粒子，代表了彈性結構振動模式的激發狀態。簡而言之，聲子類似於量子化的聲波，就像光子是量子化的光波。
聲子的概念於1930年首次提出，這一理論對理解凝聚態系統至關重要。雖然經典力學將正常模式視為波動現象，但聲子同時展示了粒子特性，因此被稱為準粒子。羅徹斯特大學的光學物理學教授 Nick Vamivakas 與其同事在2019年展示了一種聲子激光。通過在真空中用光學鉗子捕捉和懸浮聲子，研究人員展示了這項技術，但也遇到了噪聲問題。
在聲子激光中減少噪聲，Vamivakas 在新聞稿中表示：「雖然激光在裸眼看起來像一束穩定的光束，但實際上存在大量波動，這在使用激光進行測量時會產生噪聲。」他補充說：「通過以正確的方式推拉聲子激光，可以顯著減少這種波動。」研究人員成功地壓縮了聲子激光中固有的熱噪聲，並能比基於光子的激光或無線電頻率源更準確地測量加速度。
這項技術有潛力用於精確測量重力和其他力量，從而可製作出更準確且「不易干擾」的量子指南針，因為這些裝置不依賴衛星運行。高頻聲學振盪也可以用來操控量子狀態，聲子激光有望深入研究這些狀態，並為未來的量子感測和量子計算開啟新的途徑。
此外，聲子激光還可以作為表面聲波（SAWs）的來源，用以驅動微芯片。使用這些芯片製作的裝置將比基於無線電頻率的裝置更快、更小且更節能。由於聲波在水性組織中的傳播效率高於光，研究人員希望未來能開發基於聲子的激光技術，以提供準確的超聲成像和可能的非侵入性療法。Vamivakas 及其同事期待這項技術在未來的發展。這項研究已發表於《自然通訊》期刊。
