在芯片级声子波导研究领域，一项突破性成果引发关注。丹麦哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所与瑞士苏黎世联邦理工学院、德国康斯坦茨大学的研究团队携手，成功展示了一种新型芯片级声子波导，其性能指标远超以往同类器件，相关论文发表于《自然》杂志。
声子作为固体或液体中声音的量子激发态，具有独特优势。其传播速度相对较慢，在材料中更易被强限制，同频率下尺寸更小，且天然不受电磁辐射干扰。这些特性使得芯片级声子电路成为可能，可用于在紧凑、高效且具鲁棒性的体系中引导、存储和处理经典或量子信息。然而，此前芯片级声子波导面临损耗较大的难题，每厘米损耗约几dB，限制了其应用发展。
此次研究团队展示的芯片级声子波导，在损耗控制方面取得重大进展。该波导在室温下运作，损耗低至每公里3dB，与以往芯片声子波导通常在10⁵dB/km量级的损耗相比，实现了几个数量级的改进，这一损耗水平已接近超导微波波导，并逐渐向光纤看齐。这意味着声子在这种波导中的传播距离大幅提升，为声子相关应用带来新可能。
这一成果得益于研究团队融合的两种物理机制。其一是“谷 - 霍尔（Valley - Hall）拓扑效应”。研究人员在一层20纳米厚的氮化硅（SiN）膜上刻蚀蜂窝状微孔，通过旋转三角形孔方向，构造出两种相反“谷态”的声子晶格。两者界面如同高速路，仅允许带特定谷自旋的振动能量沿边缘流动，天然抑制反散射。其二是“软夹持”（Soft Clamping）技术。与传统机械结构固定薄膜不同，这种设计让振动模式平滑衰减到材料内部，能量主要储存在“拉伸”而非“弯曲”中，大幅降低损耗。
对于这项成果，研究团队有着更深入的思考。他们认为不应局限于具体应用，而应进一步探索这一方法的潜能。目前，他们计划在实验中构建更复杂的结构，观察声子在其中穿行情况，或设计让声子相互碰撞的结构，以更好理解其极限能力，挖掘可能产生的新应用，为创造新知识而努力。
