美弗吉尼亚理工大学芯片级声学原子器件成果登《物理评论快报 精准操控声波开启多领域应用新可能

2026-06-09 08:08:13来源：互联网

2026年6月4日，科技日报发布消息称，美国弗吉尼亚理工大学的一项前沿研究成果登上最新一期《物理评论快报》。该校研发团队成功打造出一款芯片级的声学原子器件，实现了对声波的精准操控——其原理如同真实原子约束、控制电子运动一般，为声学领域的人工量子系统构建提供了全新的技术路径。

在微观物理世界中，原子凭借自身的能级结构和量子特性，能够对电子的运动轨迹、能量状态进行精准调控，这是半导体电子器件运行的核心基础。而此次弗吉尼亚理工大学团队研发的声学原子器件，正是在芯片尺度上模拟了这一机制，将操控对象从电子换成了声波。与传统的声波调控设备相比，这款芯片级器件体积小巧，可与现有的半导体集成工艺兼容，这意味着它能更便捷地融入各类电子系统，为后续的规模化应用铺平道路。

从技术层面来看，实现对声波的原子级精准操控，是声学研究领域的一大突破。过去，人们调控声波大多依赖宏观的声学元件，这类设备不仅体积大，操控精度也难以达到量子级别的要求，限制了声波在高精度领域的应用。而这款声学原子器件的出现，打破了这一局限：它能在芯片上构建出类似原子的声学“势阱”，将声波束缚在特定区域内，并对其频率、传播方向、能量强度进行精细化调节，操控精度可与原子控制电子的水平比肩。

这项成果的应用价值覆盖多个前沿领域。在量子计算与量子通信领域，稳定可控的声波载体有望成为量子信息传输与存储的新介质，相比传统的光或电信号，声波在特定环境下受到的干扰更小，能更稳定地承载量子态，为构建更可靠的人工量子系统提供支撑；在医学成像领域，精准的声波操控可提升超声成像的分辨率，帮助医生更清晰地捕捉人体组织的细微结构，助力早期病灶的发现与诊断；在人工智能硬件领域，这类器件能优化信号处理流程，提升设备的运算效率与响应速度；即便是在全球定位系统中，更精准的声波调控也有可能增强信号的抗干扰能力，进一步提升定位精度。

技术的突破往往源于对基础原理的创新应用。此次声学原子器件的研发，将原子物理的核心机制拓展到声学领域，为跨学科融合研究提供了新的思路。未来，随着研究团队对器件性能的进一步优化，以及相关集成技术的成熟，这款芯片级声学原子器件有望从实验室走向实际应用，为多个行业的技术革新注入新动力。