一项新研究揭示了钇铁石榴石中声波与自旋波的强耦合现象，为柔性6G信号处理开启了新可能。

声学频率滤波器帮助智能手机分离移动网络、Wi-Fi和GPS信号。德国凯泽斯劳滕-兰道大学的研究团队表示，他们展示了一种可能影响未来通信系统的新物理效应。他们的研究表明，微型声波能与钇铁石榴石内部的自旋波强烈耦合，形成千兆赫兹范围的混合波。这一发现为适用于新兴6G标准的灵活可调滤波器提供了可能路径。

表面声波技术新突破

表面声波（SAW）每日在移动设备中被使用数十亿次，也天然存在于地震波中。马蒂亚斯·韦勒教授领导的研究团队正致力于将这项成熟技术与自旋物理结合，开拓新领域。"声波不仅能在空气中传播，也能穿透物质。在此过程中，材料的晶格原子会发生振动，"韦勒解释道。他进一步说明，这些原子的电子携带量子自旋，同样会对振动产生反应。当材料处于磁有序状态时，这种相互作用能使材料中的声波产生自旋波。

为探究该效应，研究团队选用具有长自旋波寿命的铁磁绝缘体钇铁石榴石作为实验材料。这种特性使其非常适合观察声学与磁激励之间的微观相互作用。实验显示，该系统在纳米结构声学表面谐振器内产生了名为"磁极化激元"的混合激发态。

论文第一作者凯文·昆斯特勒表示："我们观察到自旋与声波的量子力学耦合可形成既非声波亦非自旋波的新型嵌合波。在这种激发态中，自旋与声波无法分离，而是共存共生。"研究人员发现这种混合波会在声波与自旋态之间周期性振荡，其振荡频率即拉比频率。研究中该频率超过了实验装置中的所有损耗率，团队认为这是强耦合机制的明确证据。

与阿卡什迪普·卡姆拉教授团队合作开发的理论模型支持了实验发现，该模型不仅帮助量化耦合强度，还详细解释了观测到的现象。

6G滤波器应用潜力

研究团队指出，这项成果融合了两大微波技术。"我们的混合自旋声波激发态结合了微波技术的两大支柱：声学滤波器和铁磁绝缘体，"韦勒表示。他补充说，这种方法有望实现使用过程中能自我调节的频率滤波器，这种能力可支持未来依赖于灵活响应式信号控制的6G通信架构。

该项目获得了欧洲研究委员会和德国研究基金会的支持，相关研究成果已发表于《自然·通讯》期刊。

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