单个人工原子声子激射器

激光现象——正统量子力学的效应——于1955年被发现,并因其基础性贡献于1964年获得诺贝尔奖。如今激光器和微波激射器已能常规操控电磁波,其核心是由具备粒子数反转机制的原子系统构成的谐振腔与活性介质。令人惊叹的是,即使将电磁波替换为晶格振动(即光子替换为声子),量子力学规律依然适用——尽管声子并非基本粒子。通过采用具有粒子数反转机制的人工原子耦合声学谐振腔,便能实现声波的激射效应。本工作展示了基于石英表面声波谐振器与精心设计的三能级超导量子系统(人工原子)耦合的单人造原子声波激射器(SASER)效应,其中实现了粒子数反转。该SASER器件工作频率约3GHz的超声波波段,通过压电效应和电路元件实现声电信号转换,人造原子与输入/输出端口通过声波耦合。研究人员观察到声波的放大效应与强自发辐射,同时谱线宽度显著收窄。该系统产生的声子数超过90个。

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提交arXiv: 2026-03-28 20:36

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