Der Chip, der akustische Wellen steuert. Linbo Shao/Harvard SEAS
Harvard-Forscher kontrollierten und modulierten zum ersten Mal Schallwellen oder Schallwellen mithilfe eines elektrischen Felds in einem Computerchip, eine Presseerklärung enthüllt.
Der neue Durchbruch könnte weitreichende Auswirkungen auf die Bereiche des Quantencomputings sowie auf das klassische Computing haben, das typischerweise auf der Übertragung von Daten mithilfe von Elektronen beruht.
Harvard-Forscher entwickeln neuen Schallwellenchip
Typischerweise übertragen und verarbeiten klassische Computerchips Daten, indem sie Elektronen modulieren. Dies geschieht über Transistoren, die Daten in die Computersprache von Einsen und Nullen codieren – eine wird durch hohen Strom und die andere durch niedrigen Strom dargestellt.
Photonische Chips inzwischen, Photonen modulieren – Lichtpartikel – bevor sie durch Komponenten geschickt werden, die als Wellenleiter bezeichnet werden und Daten übertragen. Der Schallwellenchip des Harvard-Teams funktioniert eher wie ein photonischer Chip, obwohl er dem Mix einige zusätzliche Vorteile hinzufügt.
Akustische Wellen sind langsamer als elektromagnetische Wellen der gleichen Frequenz. Aber das ist laut dem Team hinter dem neuen Gerät nicht unbedingt eine schlechte Sache. Das liegt daran, dass kurze akustische Wellen leicht in nanoskaligen Strukturen eingeschlossen werden können und starke Wechselwirkungen mit dem habenSystem, in dem sie eingeschlossen sind. Dies könnte sie sowohl für klassische als auch für Quantenanwendungen sehr wertvoll machen.
"Akustische Wellen sind als On-Chip-Informationsträger sowohl für die Quanten- als auch für die klassische Informationsverarbeitung vielversprechend, aber die Entwicklung akustischer integrierter Schaltkreise wurde durch die Unfähigkeit behindert, akustische Wellen verlustarm und skalierbar zu steuern", sagte Marko Loncar, Tiantsai Lin Professor für Elektrotechnik an der SEAS und leitender Autor einer neuen veröffentlichten Studieein Naturelektronik.
"In dieser Arbeit haben wir gezeigt, dass wir akustische Wellen auf einer integrierten Lithiumniobat-Plattform kontrollieren können, was uns einem akustischen integrierten Schaltkreis einen Schritt näher bringt."
Akustische Wellen für Quanten- und klassisches Computing
Loncar und seine Kollegen verwendeten Lithiumniobat, um einen elektroakustischen On-Chip-Modulator zu bauen, der die akustischen Wellen auf dem Chip steuert. Der Modulator legt ein elektrisches Feld an, um die Phase, Amplitude und Frequenz der Schallwellen zu steuern.
„Diese Arbeit macht Fortschritte bei der Verwendung akustischer Wellen für Quanten- und klassisches Computing“, sagte Linbo Shao, ehemaliger Doktorand und Postdoktorand bei SEAS und Erstautor der Arbeit.
"Frühere akustische Geräte waren passiv, aber jetzt haben wir die elektrische Modulation, um die akustischen Geräte aktiv abzustimmen", fuhr er fort, "was viele Funktionalitäten in der zukünftigen Entwicklung der Mikrowellensignalverarbeitung mit dieser Art von akustischen Geräten ermöglicht."
Die Forscher zielen auch darauf ab, komplexere, große Schallwellenschaltkreise und Quantensysteme zu bauen. Laut Shao ebnet die Arbeit des Teams „den Weg für leistungsstarke, auf Schallwellen basierende Geräte und Schaltkreise für die Mikrowellensignalverarbeitung der nächsten Generation alssowie On-Chip-Quantennetzwerke und Schnittstellen, die verschiedene Arten von Quantensystemen verbinden."
Obwohl das ein ziemlicher Bissen ist, könnte sich all dies früher als erwartet als nützlich erweisen. Anfang dieses Monats hat die in Sydney ansässige Firma Silicon Quantum Computing baute die erste integrierte Silizium-Quantencomputerschaltung, die im atomaren Maßstab hergestellt wurde. Kurz nach ihrer Enthüllung sagte die Gründerin und Direktorin des Unternehmens, Michelle Simmon, dass kommerzielle Quantencomputerprodukte möglicherweise etwa fünf Jahre entfernt . Obwohl das keineswegs garantiert ist, stehen wir zweifellos kurz vor der viel gehypten Quantencomputer-Revolution.