Учёные технического университета Чалмерса (Chalmers University of Technology) продемонстрировали новый тип детектора для сверхслабого звука. Устройство назвали "квантовым микрофоном", так как оно настолько мало, что работает по законам квантовой физики.
"Квантовый микрофон" основан на одноэлектронном транзисторе с пьезоэлектрической связью. Переключатель транзистора пропускает ток партиями по одному электрону.
Миниатюрный микрофон способен почувствовать звуковые волны, распространяющиеся по поверхности кристалла, на котором расположен транзистор. Волны эти (их ещё называют поверхностными акустическими) напоминают рябь, которая образуется на глади пруда при бросании в него камня. Они вызывают небольшие смещения зарядов в атомах кристалла, что отражается на работе транзистора.
Частота звука почти гигагерц, длина звуковых волн составляет всего три микрометра (3*10-6м), но, благодаря ещё более маленьким размерам детектора, новому прибору удаётся зафиксировать проходящие волны. Устройство является самым чувствительным в мире для столь высоких частот, констатирует пресс-релиз университета Чалмерса.
На поверхности чудо-изобретения установлена трёхмиллиметровая эхо-камера. Хотя скорость звука в кристалле в десять раз выше, чем в воздухе, "микрофон" показывает, как звуковые импульсы отражаются туда и обратно между стен камеры, тем самым подтверждая звуковую природу волн, сообщает Science Daily.
Устройство чувствительно к волнам с пиковой амплитудой, составляющей несколько процентов от диаметра протона. Звук в этом случае настолько тихий, что его распространение подчиняется квантовым, а не классическим законам физики. Это означает, что у учёных появляется возможность исследовать явления квантовой акустики.
В дальнейшем физики, вероятно, смогут использовать нынешнюю разработку для создания нового класса квантовых гибридных схем, что позволит соединить в себе акустические и электрические элементы, и, возможно, откроет новые возможности квантовой физики.
Более подробно с работой изобретателей можно ознакомиться в их статье, опубликованной в журнале Nature Physics. |
