科学家们发现了一种前所未见的声波行为，为尖端通信技术开辟了新的可能性。

研究人员通过试验纳米级磁性材料，观察到表面声波中存在一种非对称衍射图样——迄今为止，这种现象仅见于光学领域。这一开创性发现表明，声波能够以从未想象过的方式进行操控，可能彻底改变经典通信和量子通信。

声波传播取得突破

研究人员发现了一种声波传播的新方式，或将推动通信技术的重大进步。该研究由东北大学材料研究所与日本原子能机构和理化学研究所尖端物质科学研究中心合作完成。

声表面波（SAW，Surface Acoustic Wave）——如同水面涟漪般沿着材料表面传播的振动——是现代通信设备的重要组成部分。它们在手机中使用的频率滤波器中发挥着关键作用，通过压电效应将电信号转换为振动。这种转换可实现高效的信号处理，因此，深入了解声表面波对于未来的技术进步至关重要。

一项令人惊讶的实验发现

在他们的实验中，研究团队采用先进的纳米制造技术，创造了纳米级磁性材料的结构化阵列。该阵列的作用类似于声波穿过的专用光栅。然而，团队并未观察到预期的对称衍射图样，而是发现了一个全新且出乎意料的现象：“非互易衍射”——一种声波与材料相互作用的不对称方式。

“此现象以往仅在光学中观测到，”辻勇一评论道，“因此我们非常激动地确认，它已超越光学，扩展至其他波动现象。”

研究团队通过理论分析，发现这种不对称行为是由声表面波（SAW）和磁性材料之间的独特相互作用产生的，特别是与它们的角动量有关。

变革通信技术

这一发现或许可以借助磁场精确控制声表面波的传播路径，从而推动创新声学器件的开发，使经典通信技术和量子通信技术均得到发展。发现声表面波的新特性，对于开发下一代通信系统和器件至关重要。

该研究于2025年1月14日发表于《物理评论快报》。

参考文献：Y. Nii、K. Yamamoto、M. Kanno、S. Maekawa和Y. Onose，“表面声波的非互易衍射观测”，2025年1月14日，《物理评论快报》。DOI：10.1103/PhysRevLett.134.027001