Gigahertzのチップスケールサーキットガイドサウンド

中国科学技術大学、ペンシルベニア州立大学、その他の研究所の研究者は、1.5 GHzで音波を導き、通信、センシング、および量子技術のチップスケールデバイスへの扉を開くことができるコンパクトな音韻回路を実証しています。

フォノニックサーキットは、音波を操作します - フォノン - 電子回路のように電子を制御するか、フォトニック回路の直接光を制御します。過去のかさばる音響デバイスとは異なり、これらの新しいプラットフォームは、チップにパターン化された顕微鏡的導波路を介して振動を制限し、操縦します。重要なことに、サーキットはトポロジー経路を活用し、角の周りや散乱せずに欠陥を通して音がスムーズに動くことです。

Gigahertz周波数で動作する機能により、これらの回路は、実際のアプリケーションの重要な要件である既存のマイクロ波システムと直接互換性があります。このようなGHzフォノンは、1秒あたり数十億回振動し、5G以降の通信から量子プロセッサまでの範囲のテクノロジーに合わせます。

彼らの設計をテストするために、研究者はカスタム構築された光振動計を使用して、チップを通してどのように音が伝播するかをマッピングしました。実験により、エッジチャネルに注入されたフォノンが確実に移動し、一貫性を維持することが確認されました。マッハゼンダー干渉計のテストにより、再構成性がさらに実証され、回路がフォノン経路を動的に変化させる可能性があることを示しています。これは、信号処理と情報処理に不可欠な機能であることを示しています。プラットフォームのスケーラビリティにより、標準基板上の質量製造が可能になり、ハイブリッドシステムに統合するための実用的なオプションになります。潜在的なアプリケーションには、高度な音響フィルター、精密センシングデバイス、および新しい量子情報システム向けのフォノンベースのコンポーネントが含まれます。

「私たちのフォノニックサーキットは、光の代わりに音を導く微視的な高速道路のようなものです。特別なパターンで導波路を堅牢に流れるトポロジールートを作成することにより、高度な情報処理のための完全なフォノニックツールボックスを構築したい」とMourad Oudichは説明しました。

チームは、フォノニックデバイスを電子プラットフォームおよびフォトニックプラットフォームと統合することを目指しています。コンパクトさ、堅牢性、GHz操作の組み合わせにより、このフォノニックテクノロジーは、既存の電子機器とフォトニクスを補完する実用的なチップスケールベースのデバイスへの一歩を示しています。