聲波首次在芯片上實(shí)現(xiàn)控制與調(diào)制

北京2022 年6 月29 日電，美國哈佛大學(xué)科學(xué)家在最新一期《自然·電子學(xué)》雜志上撰文指出，他們首次展示了如何利用電場，在芯片上控制和調(diào)制聲波，朝最終研制出聲學(xué)集成電路又近了一步。

研究人員指出，盡管聲波比相同頻率的電磁波慢，但也有其自身的優(yōu)勢：短聲波很容易被限制在納米級結(jié)構(gòu)中，彼此之間不容易“交談”，并且與限制它的系統(tǒng)有很強(qiáng)的相互作用，這使得它們可廣泛應(yīng)用于經(jīng)典計(jì)算系統(tǒng)和量子計(jì)算系統(tǒng)。

最新研究資深作者、哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院（SEAS）電氣工程教授馬爾科·隆卡解釋稱：“聲波很有希望成為量子和經(jīng)典信息處理芯片上的信息載體，但科學(xué)家們一直無法以低損耗、可擴(kuò)展的方式控制聲波，阻礙了聲波集成電路的發(fā)展。在最新研究中，我們證明了可以在集成鈮酸鋰平臺上控制聲波，使我們朝聲學(xué)集成電路又近了一步。”

隆卡及其團(tuán)隊(duì)利用鈮酸鋰的獨(dú)特特性構(gòu)建了一種芯片上的電聲調(diào)制器，以控制聲波在片上波導(dǎo)中的傳播。研究表明，通過施加電場，調(diào)制器可以控制芯片上聲波的相位、振幅和頻率。

論文第一作者、前SEAS 博士后邵林博說：“這項(xiàng)工作促進(jìn)了利用聲波進(jìn)行量子和經(jīng)典計(jì)算的進(jìn)展，以前的聲學(xué)設(shè)備都是被動(dòng)的，但現(xiàn)在我們利用電場來主動(dòng)調(diào)諧聲學(xué)設(shè)備，為可用于下一代微波信號處理的基于聲波的高性能設(shè)備和電路，以及連接不同類型量子系統(tǒng)（包括固態(tài)原子系統(tǒng)和超導(dǎo)量子比特）的片上量子網(wǎng)絡(luò)和接口鋪平了道路。”

研究人員表示，雖然他們目前只是展示了一個(gè)芯片上的設(shè)備，但他們正在努力構(gòu)建更復(fù)雜、大規(guī)模的聲波電路，并與其他量子系統(tǒng)（如鉆石色心）互連。鉆石色心指金剛石中的氮-空位色心，是一種在金剛石晶體結(jié)構(gòu)中最常見的點(diǎn)缺陷，也是當(dāng)前最具代表性的量子體系。