据中国光学期刊网，于2024年01月21日报道，在过去的十年间里，量子技术得到了飞速发展，科学家们可以在各种不同的物理系统中生成和控制量子态，不管是单个光粒子的系统还是包含数千个原子的复杂分子系统。在谐振器中，端面的两个反射镜之间的机械振动可以冷却到极低的温度，直到量子基态。但对于传播高频声波的光纤而言，实现该目标具有非常大的挑战。
不过幸运的是，德国马克斯·普朗克光科学研究所Birgit Stiller所带领的研究团队成功通过受激布里渊散射的非线性光学效应，利用激光冷却将光纤中声波的温度从室温降低到219 K，相比于之前文章报道的结果还要低10倍，有利推动了在波导中实现声波的量子基态这一最终目标的进步。该成果以“Optoacoustic Cooling of Traveling Hypersound Waves”为题发表在Physical Review Letters 上（ DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.023603）。
该团队的研究成果表示，他们能够通过完全冷却系统实现一定频率的声波的量子基态，将声子的数量减少到几乎为零，从而避免了量子粒子对量子测量造成干扰，弥合了经典力学和量子力学之间的差距，为未来量子通信等量子技术的发展奠定了基础。
文章主要作者之一、博士生Laura Blázquez Martínez表示，传统的产生量子基态的物理平台大多都是微观的，但在他们的实验中采用了50cm长的光纤，并且成功在整个长度范围的纤芯内将声波冷却到极低的温度，从而大幅降低了热噪声，减少了对量子通信系统的干扰。数据显示，在74k的温度下，声子数相比原来减少了75%。
在经典世界中，声波可以被理解为介质中的密度波。然而，从量子力学的角度来看，声波也可以被视为为一种粒子——声量子。这种粒子代表了在一定频率下以声波形式出现的最小能量。为了观察和研究单个声量子，声子的数量必须最小化。由于在量子基态下，声子的平均数量接近于零，几乎没有振动发生，因此可以测量量子效应。而且从声波的经典行为到量子行为的转变通常更容易在量子基态中观察到。
Birgit Stiller称，他们的研究打开了通往实验新领域的大门，使研究人员能够更深入地了解物质的基本性质。实验中，研究人员采用光纤的优势在于光和声音不是被束缚在两个反射镜之间，而是沿着波导传播。声波以连续的形式代替特定的频率存在，这意味着可以拥有大的带宽，从而为量子技术的宽带应用开辟了可能性。
