美国哈佛大学科学家在最新一期《自然·电子学》杂志上撰文指出,他们首次展示了如何利用电场,在芯片上控制和调制声波,朝最终研制出声学集成电路又了一步。

研究人员指出,尽管声波比相同频率的电磁波慢,但也有其自身的优势:短声波很容易被限制在纳米级结构中,彼此之间不容易“交谈”,并且与限制它的系统有很强的相互作用,这使得它们可广泛应用于经典计算系统和量子计算系统。

最新研究资深作者、哈佛大学工程与应用科学学院(SEAS)电气工程教授马尔科·隆卡解释称:“声波很有希望成为量子和经典信息处理芯片上的信息载体,但科学家们一直无法以低损耗、可扩展的方式控制声波,阻碍了声波集成电路的发展。在最新研究中,我们证明了可以在集成铌酸锂台上控制声波,使我们朝声学集成电路又了一步。”

隆卡及其团队利用铌酸锂的独特特构建了一种芯片上的电声调制器,以控制声波在片上波导中的传播。研究表明,通过施加电场,调制器可以控制芯片上声波的相位、振幅和频率。

论文第一作者、前SEAS博士后邵林博说:“这项工作促进了利用声波进行量子和经典计算的进展,以前的声学设备都是被动的,但现在我们利用电场来主动调谐声学设备,为可用于下一代微波信号处理的基于声波的高能设备和电路,以及连接不同类型量子系统(包括固态原子系统和超导量子比特)的片上量子网络和接口铺了道路。”

研究人员表示,虽然他们目前只是展示了一个芯片上的设备,但他们正在努力构建更复杂、大规模的声波电路,并与其他量子系统(如钻石色心)互连。钻石色心指金刚石中的氮-空位色心,是一种在金刚石晶体结构中最常见的点缺陷,也是当前最具代表量子体系。(科技日报记者 刘霞)

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