Как отмечает ведущий автор исследования Михаэль Хильке, современная коммуникация в значительной степени строится на свете, однако у этого подхода есть очевидные границы: в океанах прекрасно распространяется звук, но не свет. В человеческом теле звуковые волны тоже могут стать полезным диагностическим инструментом, если только научиться их грамотно генерировать. Между тем создавать и использовать фононы, то есть кванты звука, до сих пор было крайне сложно.
Чтобы преодолеть эти ограничения, команда сконструировала новое устройство, охлаждаемое до экстремально низких температур - буквально до тысячных долей градуса выше абсолютного нуля. Именно такие условия делают поведение электронов предсказуемым и позволяют наблюдать квантовые эффекты, когда материя начинает вести себя как волны. Через двумерный слой кристалла толщиной всего в несколько атомов ученые пропускают электрический ток, и слой захватывает электроны в узком канале, генерируя на квантовом уровне управляемый звук.
Принцип работы устройства напоминает действие обычного лазера, который испускает когерентный свет - поток фотонов. Точно так же фононный лазер способен генерировать когерентный звук, то есть упорядоченный поток фононов.
Технология обещает найти применение в высокоточной метрологии, связи и обработке сигналов - особенно там, где свет и электрические токи бессильны: под водой или в биологических тканях. Кроме того, в будущем управляемый звук может стать альтернативным способом передачи информации.