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Chip Scale Circuits Guid Sound bei Gigahertz
Durch die Verwendung topologischer Wellenleiter können die Schaltungen Phononen reibungslos um Ecken und Defekte wandern und eine robuste Plattform für zukünftige hybride elektronisch -photonische akustische Systeme bieten.
Forscher der Universität für Wissenschaft und Technologie Chinas, Penn State University und anderen Instituten haben kompakte phononische Schaltkreise nachgewiesen, die Klangwellen bei 1,5 GHz leiten und die Tür für Chip-Scale-Geräte für Kommunikation, Erfindung und Quantentechnologien öffnen.
Phononische Schaltkreise manipulieren Schallwellen - Phononen - ähnlich wie elektronische Schaltkreise steuern Elektronen oder photonische Schaltkreise direktes Licht.Im Gegensatz zu sperrigen akustischen Geräten der Vergangenheit beschränken diese neuen Plattformen die Vibrationen durch mikroskopische Wellenleiter, die auf Chips strukturiert sind.Wichtig ist, dass die Schaltkreise topologische Wege ausnutzen, sodass sich der Klang auch reibungslos um Ecken oder durch Defekte ohne Streuung bewegen kann.
Die Fähigkeit, bei Gigahertz Frequenzen zu arbeiten, macht diese Schaltkreise direkt mit vorhandenen Mikrowellensystemen kompatibel, eine wichtige Anforderung für reale Anwendungen.Solche GHz -Phononen pendeln Milliarden von Malen pro Sekunde und übereinstimmen sie mit Technologien, die von 5G und jenseits der Kommunikation bis zu Quantenprozessoren reichen.
Um ihr Design zu testen, verwendeten die Forscher einen maßgeschneiderten optischen Vibrometer, um zu kartieren, wie sich der Klang durch den Chip ausbreitete.Experimente bestätigten, dass Phononen, die in die Kantenkanäle injiziert wurden, zuverlässig reisten und die Kohärenz aufrechterhalten.Ein Mach -Zehnder -Interferometer -Test nachgewiesene Rekonfigurierbarkeit, das die Schaltkreise zeigt, könnte die Phonon -Wege dynamisch verändern - ein wesentliches Merkmal für die Signalverarbeitung und Informationsbearbeitung. Die Skalierbarkeit der Plattform kann die Massenherstellung auf Standardsubstraten ermöglichen, was es zu einer praktischen Option für die Integration in Hybridsysteme macht.Zu den potenziellen Anwendungen gehören erweiterte Akustikfilter, Präzisionserfassungsgeräte und phononbasierte Komponenten für aufkommende Quanteninformationssysteme.
„Unsere phononischen Schaltkreise sind wie mikroskopische Autobahnen, die Schall anstelle von Licht leiten. Wir möchten eine vollständige phononische Werkzeugkiste für die fortschrittliche Informationsverarbeitung erstellen, indem wir die Wellenleiter in speziellen Mustern anordnen.
Das Team zielt darauf ab, phononische Geräte mit elektronischen und photonischen Plattformen zusammenzuführen.Mit seiner Kombination aus Kompaktheit, Robustheit und GHZ-Betrieb markiert diese phononische Technologie einen Schritt in Richtung praktischer schallbasierter Geräte im Chipmaßstab, die die bestehende Elektronik und Photonik ergänzen.