在感觉方式方面,眼睛就像微小的天线一样,可以接收光线和以极快速度传播的电磁波。当人类观察世界时,他们的眼睛会捕捉这些波并将其转换成大脑可以读取的颜色、形状和运动信号。这是一个无缝的过程,即使周围发生了很多事情,人们也能清楚地看到细节。
另一方面,耳朵更像麦克风,通过空气振动来捕捉声音。当有人说话时,声波会撞击耳膜,振动并向大脑发送信号。但与眼睛提供的清晰度不同,耳朵在嘈杂的环境中会遇到困难,因为在嘈杂的环境中,许多不同类型的声音可能会重叠。
宾夕法尼亚大学查理·约翰逊小组的博士生岳江将这一挑战与科学家在尝试利用现代技术过滤声音时面临的挑战进行了比较。“我们需要找到方法将重要信号与噪声隔离开来,尤其是在无线通信变得如此重要的情况下,”江说。“无数信号来自各个方向,干扰很容易干扰传输。”
为此,姜博士和约翰逊集团的团队开发出了一种利用克莱因隧穿效应控制声波的方法,该技术适用于高频范围。
“令人兴奋的是,我们已将克莱因隧穿(电子等粒子穿过能量屏障的运动)推向千兆赫范围,”查理·约翰逊说。“这些是手机的工作频率,因此我们的发现可以带来更快、更可靠的通信系统。”
该团队的研究成果发表在《设备》杂志上,标志着克莱因隧穿效应首次在如此高频率的声波中得到证实,为更高效、更快速、抗噪声的通信系统铺平了道路,并对量子信息系统具有重要意义,因为精确控制声音是其中的关键。通过微调声波的传播方式,这项研究可以带来更可靠的无线通信和先进技术。