Акустические волны медленнее электромагнитных волн той же частоты, но даже в высокоскоростном мире вычислений и коммуникаций это неплохо. Короткие акустические волны легко удерживать в наноразмерных структурах, они с трудом взаимодействуют друг с другом и сильно взаимодействуют с системой, в которой они заключены, что делает их полезными как для классических, так и для квантовых приложений.
Теперь исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) впервые продемонстрировали управление и модуляцию акустических волн с помощью электрического поля на кристалле.
«Акустические волны многообещающи в качестве встроенных носителей информации как для квантовой, так и для классической обработки информации, но разработка акустических интегральных схем сдерживается невозможностью масштабируемого управления акустическими волнами с малыми потерями», — сказал Марко Лончар, Tiantsai. Лин Профессор электротехники в SEAS и старший автор этой работы. «В этой работе мы показали, что можем управлять акустическими волнами на интегрированной платформе из ниобата лития, что еще на один шаг приблизило нас к акустической интегральной схеме».
Исследование было опубликовано в журнале Nature Electronics.
Лонкар и его команда использовали уникальные свойства ниобата лития для создания встроенного электроакустического модулятора для управления акустическими волнами, распространяющимися во встроенных волноводах. Прикладывая электрическое поле, модулятор может управлять фазой, амплитудой и частотой акустических волн на кристалле.
«Эта работа продвигается вперед с использованием акустических волн для квантовых и классических вычислений», — сказал Линьбо Шао, бывший аспирант и научный сотрудник SEAS и первый автор статьи.
«Предыдущие акустические устройства были пассивными, но теперь у нас есть электрическая модуляция для активной настройки акустических устройств, что обеспечивает множество функций в будущем развитии обработки микроволновых сигналов с использованием этих типов акустических устройств».
Шао в настоящее время является доцентом Технологического института Вирджинии.
В то время как это исследование продемонстрировало одно устройство на кристалле, исследователи работают над созданием более сложных крупномасштабных схем акустических волн и взаимосвязей с другими квантовыми системами , такими как алмазные центры окраски.
«Наша работа прокладывает путь к высокопроизводительным устройствам и схемам на основе акустических волн для обработки микроволновых сигналов следующего поколения, а также к квантовым сетям и интерфейсам на кристалле, связывающим различные типы квантовых систем, включая твердотельные атомные системы и сверхпроводящие кубиты. — сказал Шао.
Соавторами исследования были Ди Чжу, Марко Коланджело, Дэхун Ли, Нил Синклер, Яовэн Ху, Питер Т. Ракич, Кеджи Лай и Карл К. Берггрен.
Теги: квант, кристалл, чип
