Skalowe układy układu przewodnie w Gigahertz
Używając falowodów topologicznych, obwody pozwalają fononom płynnie podróżować po zakrętach i wadach, oferując solidną platformę dla przyszłych hybrydowych elektronicznych i aakustycznych systemów.
Naukowcy z University of Science and Technology of China, Penn State University i innych instytutów zademonstrowali zwarte obwody fononiczne, które mogą prowadzić fale dźwiękowe na poziomie 1,5 GHz, otwierając drzwi do urządzeń dotyczących komunikacji, wykrywania i kwantów.
Obwody fononiczne manipulują falami dźwiękowymi - fonony - jak obwody elektroniczne sterują elektronami lub obwodami fotonicznymi światłem.W przeciwieństwie do nieporęcznych urządzeń akustycznych z przeszłości, te nowe platformy ograniczają wibracje i kierują przez mikroskopijne falowody wzorowane na wiórach.Co ważne, obwody wykorzystują ścieżki topologiczne, umożliwiając płynne poruszanie się dźwięku nawet wokół narożników lub wad bez rozpraszania.
Zdolność do działania na częstotliwościach Gigahertz sprawia, że obwody te bezpośrednio kompatybilne z istniejącymi systemami mikrofalowymi jest kluczowym wymaganiem aplikacji w świecie rzeczywistym.Takie fonony GHZ oscylują miliardy razy na sekundę, dostosowując je do technologii, od 5G i poza komunikacją do procesorów kwantowych.
Aby przetestować ich projekt, naukowcy użyli niestandardowego wibrometru optycznego, aby zmapować sposób propagowania dźwięku przez układ.Eksperymenty potwierdziły, że fonony wstrzykiwane do kanałów krawędzi podróżowały niezawodnie, utrzymując spójność.Test interferometru Mach -Zehndera wykazał dodatkowo rekonfigurację, pokazując, że obwody mogą dynamicznie zmieniać szlaki fononowe - istotną funkcję przetwarzania sygnałów i obsługi informacji. Skalowalność platformy może pozwolić na wytwarzanie masowe na standardowych podłożach, co czyni ją praktyczną opcją integracji z systemami hybrydowymi.Potencjalne zastosowania obejmują zaawansowane filtry akustyczne, precyzyjne urządzenia wykrywania i komponenty fononowe dla powstających systemów informacji kwantowej.
„Nasze obwody fononiczne są jak mikroskopijne autostrady, które kierują dźwiękiem zamiast światła, chcemy zbudować pełny fononiczny zestaw narzędzi do zaawansowanego przetwarzania informacji, układając falowody w specjalne wzorce, tworzymy trasy topologiczne, w których dźwięk płynie silnie, nawet w niedoskonałości”, wyjaśnił Mourad Oudich, wspólnie autor.
Zespół ma na celu połączenie urządzeń fononicznych z platformami elektronicznymi i fotonicznymi.Dzięki połączeniu kompaktowości, solidności i operacji GHZ ta technologia fononiczna oznacza krok w kierunku praktycznych urządzeń opartych na dźwięku w skali chipowej, które uzupełniają istniejącą elektronikę i fotonikę.