Neuer „Sound Laser“ könnte Gravitation mit beeindruckender Präzision messen

Technik, Energie und Einsatz

Rauschen in Lasersystemen überwinden Nick Vamivakas, Professor für Optische Physik an der URochester Institute of Optics, demonstrierte bereits 2019 einen Phononenlaser. In dieser Arbeit wurden Phononen mithilfe eines optischen Pinzetten-Systems im Vakuum gefangen und schweben gelassen.

Die Umwandlung dieses Konzepts in ein praktisches Werkzeug für präzise Messungen erforderte jedoch die Behebung einer großen Einschränkung, die sowohl Photonen- als auch Phononenlaser das Rauschen.

Diese unerwünschten Fluktuationen können Signale stören und die Messgenauigkeit verringern. „Obwohl ein Laser mit bloßem Auge wie ein stabiler Strahl erscheint, gibt es eigentlich viele Fluktuationen, die bei der Verwendung für Messungen zu Rauschen führen“, erklärt Vamivakas.

Was die Studie zeigt

Durch das richtige Betätigen eines Phononenlasers mit Licht lässt sich die Fluktuation dieses Phononenlasers erheblich reduzieren. Reduzierung des thermischen Rauschens für bessere Messungen Die Forscher begegneten dieser Herausforderung, indem sie eine Methode namens Squeezing nutzten, um das thermische Rauschen im Phononenlaser zu senken.

Die Reduzierung dieser Hintergrundstörung ermöglicht präzisere Messungen. Nach Angaben lässt diese Verbesserung eine genauere Messung der Beschleunigung zu, als dies mit Ansätzen, die auf Photonenlasern oder Hochfrequenzwellen basieren, möglich ist.

Potenzielle Anwendungen in der Navigation und fundamentalen Physik Mit seiner erhöhten Empfindlichkeit könnte der Phononenlaser ein wertvolles Werkzeug zur hochpräzisen Messung äften werden. Diese Fähigkeit könnte neue Navigationstechnologien unterstützen.

Was die Studie zeigt

Wissenschaftler haben Quantenkompasse als hochpräzise, „nicht störbare“ Alternativen zu GPS-Navigation vorgeschlagen, die nicht ängig sind. Vamivakas möchte untersuchen, ob Phononenlaser zur Entwicklung solcher Systeme beitragen können. Quelle: „A two-mode thermomechanically squeezed phonon laser“, K. Xiao, M. Bhattacharya und A. N. Vamivakas, 30.

März 2026, Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-026-70564-3. Die Forschung wurde unterstützt.