Использование звуковых волн для кодирования данных — новый акустический чип из Гарварда

Традиционные компьютерные чипы работают на электричестве, а фотонные используют свет, но теперь ученые создали чип, который передает данные в виде звуковых волн.

Исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона Полсона впервые продемонстрировали модуляцию акустических волн с помощью электрического поля на кристалле.

Акустические волны медленнее электромагнитных волн той же частоты, но даже в нынешнем мире высокоскоростных вычислений они выглядят неплохо. Короткие акустические волны легко удерживать в наноразмерных структурах, они с трудом взаимодействуют друг с другом, но хорошо с системой, в которой заключены, что делает их пригодными, как для классических, так и для квантовых приложений.

Ранее разработка акустических чипов была затруднена из-за неспособности контроля и масштабирования процессов, связанных с акустическими волнами, имея при этом малые потери. Однако в этой работе ученые показали, что могут управлять акустическими волнами на платформе из ниобата лития, что еще на один шаг приблизило их к акустической интегральной схеме.

Команда исследователей использовала уникальные свойства ниобата лития для создания встроенного электро-акустического модулятора и управления звуковыми волнами, распространяющимися во встроенных волноводах кристалла. Прикладывая электрическое поле стало возможным изменять фазу, амплитуду и частоту акустических волн.

Ученые отмечают, что предыдущие акустические устройства были пассивными, но теперь стала возможна электрическая модуляция для активной настройки акустических устройств, что дает множество функций для будущего развития средств обработки микроволновых сигналов. Данная работа прокладывает путь к высокопроизводительным схемам на основе акустических волн для обработки микроволновых сигналов следующего поколения, а также для создания сетей и интерфейсов на кристаллах, связывающих различные типы квантовых систем, включая твердотельные атомные системы.

В этой связи следует отметить, что ранее в Гарварде на базе вышеуказанного кристалла ниобата лития был успешно создан лазер. Это открывает возможность передачи данных в двух средах на одном чипе одновременно.

Исследование продемонстрировало работу только одного модуля на кристалле, но уже обладая первым функциональным чипом активной звуковой волны команда работает над созданием более сложных схем. Параллельно исследуются возможности использованием акустических волн с квантовыми системами, например, со сверхпроводящими кубитами или кубитами на основе модифицированной алмазной решетки.

Материал подготовлен дата-центром ITSOFT