聲波首次在芯片上實現控制與調制

北京2022 年6 月29 日電，美國哈佛大學科學家在最新一期《自然·電子學》雜志上撰文指出，他們首次展示了如何利用電場，在芯片上控制和調制聲波，朝最終研制出聲學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，但也有其自身的優勢：短聲波很容易被限制在納米級結構中，彼此之間不容易“交談”，并且與限制它的系統有很強的相互作用，這使得它們可廣泛應用于經典計算系統和量子計算系統。

最新研究資深作者、哈佛大學工程與應用科學學院（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典信息處理芯片上的信息載體，但科學家們一直無法以低損耗、可擴展的方式控制聲波，阻礙了聲波集成電路的發展。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，使我們朝聲學集成電路又近了一步。”

隆卡及其團隊利用鈮酸鋰的獨特特性構建了一種芯片上的電聲調制器，以控制聲波在片上波導中的傳播。研究表明，通過施加電場，調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：“這項工作促進了利用聲波進行量子和經典計算的進展，以前的聲學設備都是被動的，但現在我們利用電場來主動調諧聲學設備，為可用于下一代微波信號處理的基于聲波的高性能設備和電路，以及連接不同類型量子系統（包括固態原子系統和超導量子比特）的片上量子網絡和接口鋪平了道路。”

研究人員表示，雖然他們目前只是展示了一個芯片上的設備，但他們正在努力構建更復雜、大規模的聲波電路，并與其他量子系統（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構中最常見的點缺陷，也是當前最具代表性的量子體系。