Впервые в истории ученым удалось настраивать и контролировать акустические волны на чипе. Это достижение может привести к развитию квантовых технологий.
Акустические волны во многом отличаются от электромагнитных волн — они, прежде всего, намного медленнее. Поскольку короткие акустические волны могут быть довольно легко инкапсулированы в наноразмерные структуры, они полезны во многих приложениях, включая квантовые. Однако оказывается, что акустическими волнами можно управлять с помощью… электрического поля. Это доказали ученые из Гарвардского университета .
Акустические волны кажутся многообещающими в качестве носителей информации в интегральных схемах как для квантовой, так и для классической обработки информации, но разработка акустических интегральных схем сдерживается невозможностью масштабируемого управления акустическими волнами с малыми потерями.В этой работе мы показали, что можем управлять акустическими волнами на интегрированной платформе из ниобата лития, что приближает нас на один шаг к акустической интегральной схеме.
проф.Марко Лончар из Гарвардского университета, ведущий автор работы
Команда проф. Компания Loncara использовала уникальные свойства ниобата лития (LiNbO 3 ) для создания на чипе электроакустического модулятора, который управляет акустическими волнами, проходящими через чип. Таким образом, вы можете контролировать фазу, амплитуду и частоту акустических волн на чипе. Подробности описаны в Nature Electronics .
В произведении читаем:
В этой статье мы описываем электрическое управление гигагерцовыми акустическими волнами при комнатной температуре и температурах в милликельвинах.Фазовая модуляция достигается путем настройки гибкости акустического волновода из ниобата лития с использованием электроакустического эффекта.Затем этот фазовый модулятор используется для создания акустического преобразователя частоты на основе серродиновой фазовой модуляции, а фазовые модуляторы в конфигурации интерферометра Маха-Цендера используются для создания электроакустического амплитудного модулятора.Регулируя фазовое согласование между акустическим полем и квадратичным электрическим полем, мы получаем реконфигурируемую невзаимную модуляцию с невзаимностью более 40 дБ.Наш электроакустический модулятор может обеспечить когерентную модуляцию акустических волн на уровне одиночного фонона при 50 мК.
Пока представлен только один модулятор на чипе, ученые работают над созданием более сложных крупномасштабных схем акустических волн и соединений с другими квантовыми системами.
Наша работа прокладывает путь к созданию эффективных устройств и схем, использующих акустические волны для обработки микроволновых сигналов следующего поколения, а также квантовых сетей и встроенных интерфейсов, связывающих различные типы квантовых систем, включая полупроводниковые атомные системы и сверхпроводящие кубиты.
Доцент Линьбо Шао, один из авторов диссертации
