在芯片級聲子波導研究領域，一項突破性成果引發(fā)關注。丹麥哥本哈根大學尼爾斯·玻爾研究所與瑞士蘇黎世聯邦理工學院、德國康斯坦茨大學的研究團隊攜手，成功展示了一種新型芯片級聲子波導，其性能指標遠超以往同類器件，相關論文發(fā)表于《自然》雜志。

聲子作為固體或液體中聲音的量子激發(fā)態(tài)，具有獨特優(yōu)勢。其傳播速度相對較慢，在材料中更易被強限制，同頻率下尺寸更小，且天然不受電磁輻射干擾。這些特性使得芯片級聲子電路成為可能，可用于在緊湊、高效且具魯棒性的體系中引導、存儲和處理經典或量子信息。然而，此前芯片級聲子波導面臨損耗較大的難題，每厘米損耗約幾dB，限制了其應用發(fā)展。

此次研究團隊展示的芯片級聲子波導，在損耗控制方面取得重大進展。該波導在室溫下運作，損耗低至每公里3dB，與以往芯片聲子波導通常在10?dB/km量級的損耗相比，實現了幾個數量級的改進，這一損耗水平已接近超導微波波導，并逐漸向光纖看齊。這意味著聲子在這種波導中的傳播距離大幅提升，為聲子相關應用帶來新可能。

這一成果得益于研究團隊融合的兩種物理機制。其一是“谷 - 霍爾（Valley - Hall）拓撲效應”。研究人員在一層20納米厚的氮化硅（SiN）膜上刻蝕蜂窩狀微孔，通過旋轉三角形孔方向，構造出兩種相反“谷態(tài)”的聲子晶格。兩者界面如同高速路，僅允許帶特定谷自旋的振動能量沿邊緣流動，天然抑制反散射。其二是“軟夾持”（Soft Clamping）技術。與傳統(tǒng)機械結構固定薄膜不同，這種設計讓振動模式平滑衰減到材料內部，能量主要儲存在“拉伸”而非“彎曲”中，大幅降低損耗。

對于這項成果，研究團隊有著更深入的思考。他們認為不應局限于具體應用，而應進一步探索這一方法的潛能。目前，他們計劃在實驗中構建更復雜的結構，觀察聲子在其中穿行情況，或設計讓聲子相互碰撞的結構，以更好理解其極限能力，挖掘可能產生的新應用，為創(chuàng)造新知識而努力。