哈佛研究團隊展示聲學計算芯片 採用鈮酸鋰調製器對數據進行編碼

傳統計算機芯片依靠電力運行,但我們也聽說過新穎的光子芯片。不過本文要為大家介紹的,則是哈佛大學科學家們展示的一款“聲波”芯片。據悉,計算機芯片和電路能夠通過特殊的介質調製來發送和處理數據,但最常見的還是讓電子流過晶體管等組件,並將數據編碼為 0 或 1(多以高低電平來區分)。

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資料圖(來自:Linbo Shao / Havard SEAS)

光芯片可調製光子、並將之發送到狹窄的波導通道中,以在芯片周圍傳輸數據。而在以聲波形式來傳遞數據的新型芯片中,其原理也與之大同小異。

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研究配圖 – 1:LN 電聲平台

據悉,哈佛團隊使用鈮酸鋰(lithium niobate)材料打造了一種調製器,特點是能夠根據電場改變其彈性併產生聲波。

通過細緻調節該電場,調製器便可控制聲波的相位、振幅和頻率 —— 在將數據發送到波導通道前,對其中包含的數據信息進行編碼。

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研究配圖 – 2:電聲相位調製

研究團隊稱,與使用電磁波的芯片相比,聲波芯片具有一些潛在優勢。比如很容易被限制在微小的波導結構中、而不會產生相互干擾,但也能夠與系統其它部分產生強烈的相互作用。

研究作者、高級工程師 Marko Loncar 表示:“聲波有望成為量子和經典信息處理的片上載體,但此前聲學集成電路一直未能實現以低損耗、可擴展的方式控制聲波的突破”。

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研究配圖 – 3:電聲調幅

好消息是,在這項最新工作中,他們已經展示了如何在鈮酸鋰集成平台上控制聲波,為後續的聲學集成電路應用奠定了一個堅實的基礎。

在展示了首個有源聲波芯片的功能之後,目前哈佛研究人員正在努力構建更複雜的聲波電路,同時研究如何將此類組件連接到量子計算機上(比如超導量子比特)。

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研究配圖 – 4:聲波的非互易相位調製

有關這項研究的詳情,已經發表在 2022 年 6 月 6 日出版的《自然·電子學》(Nature Electronics)期刊上。

原標題為《表面聲波的電氣控制》(Electrical control of Surface acoustic waves》。

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