声光强耦合可通过耳语廊效应实现 有助测试量子力学行为

科学日报，12月26日，北京(记者何毅)——来自伦敦帝国理工学院、牛津大学和国家物理实验室的研究人员利用回音壁效应证实了光波和高频声波之间存在“强耦合机制”。这一发现不仅将对传统和量子信息处理技术产生重大影响，而且可以大规模测试量子力学行为。相关论文发表在著名的《光学》杂志上。

研究团队主要使用“回音壁模式共振”。这种现象是以19世纪在圣保罗大教堂观察到的一种效应命名的。在圣保罗大教堂，当你在拱廊一端的墙前轻声说话时，它会穿过大教堂的巨大圆顶，到达对面的墙，这样另一边的人就能清楚地听到你在说什么。

研究人员通过锥形光纤将光注入光学微谐振器。光在一个微小的圆形玻璃结构表面被反射多次，并在结构内部循环数千次。由于玻璃环谐振器可以储存大量的光，这些光能“震动”材料中的分子，产生声波。

当光在圆形玻璃结构上循环时，它可以与11千兆赫(GHz)的声波相互作用，导致光向相反方向散射。这种相互作用使得光波和声波之间以一定的速率交换能量。然而，由于类似于摩擦的过程，光场和声场都将被衰减，从而阻止两者的耦合。该团队通过使用两个回音壁模式共振克服了这一挑战，并获得了比类似摩擦过程更高的耦合率。在微小的玻璃结构中，实现了光和高频声波的相互耦合。

研究小组正准备在接近绝对零度的温度下进行下一代实验，以探索量子力学的行为和发展量子技术。