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CHIP Scale Circuits Guide Sound a Gigahertz
Usando guide d'onda topologiche, i circuiti consentono ai fononi di viaggiare senza intoppi attorno agli angoli e ai difetti, offrendo una piattaforma robusta per futuri sistemi elettronici -fotonici -acustici ibridi.
I ricercatori dell'Università di Scienze e Tecnologia della Cina, della Penn State University e di altri istituti hanno dimostrato circuiti fononici compatti che possono guidare le onde sonore a 1,5 GHz, aprendo le porte ai dispositivi su scala chip per le comunicazioni, il rilevamento e le tecnologie quantistiche.
I circuiti fononici manipolano le onde sonore - Phononi - molto come i circuiti elettronici controllano gli elettroni o i circuiti fotonici diretta.A differenza dei ingombranti dispositivi acustici del passato, queste nuove piattaforme limitano e guidano le vibrazioni attraverso guide d'onda microscopiche modellate su chip.È importante sottolineare che i circuiti sfruttano percorsi topologici, consentendo al suono di muoversi senza intoppi anche attorno agli angoli o attraverso difetti senza dispersione.
La capacità di operare a frequenze Gigahertz rende questi circuiti direttamente compatibili con i sistemi a microonde esistenti, un requisito chiave per le applicazioni del mondo reale.Tali fononi GHZ oscillano miliardi di volte al secondo, allineandoli con tecnologie che vanno dal 5G e oltre le comunicazioni ai processori quantistici.
Per testare il loro design, i ricercatori hanno utilizzato un vibrometro ottico su misura per mappare il modo in cui il suono ha propagato attraverso il chip.Gli esperimenti hanno confermato che i fononi iniettati nei canali Edge hanno viaggiato in modo affidabile, mantenendo la coerenza.Un test di interferometro Mach -Zehnder ha ulteriormente dimostrato la riconfigurabilità, che mostra che i circuiti potrebbero alterare dinamicamente i percorsi di fononi, una caratteristica essenziale per l'elaborazione del segnale e la gestione delle informazioni. La scalabilità della piattaforma potrebbe consentire la fabbricazione di massa sui substrati standard, rendendolo un'opzione pratica per l'integrazione nei sistemi ibridi.Le potenziali applicazioni includono filtri acustici avanzati, dispositivi di rilevamento di precisione e componenti basati su fononi per i sistemi di informazione quantistica emergenti.
"I nostri circuiti fononici sono come autostrade microscopiche che guidano il suono anziché la luce, vogliamo creare una cassetta degli attrezzi fononica completa per l'elaborazione avanzata delle informazioni, organizzando le guide d'onda in schemi speciali, creiamo rotte topologiche in cui il suono scorre robusto, anche in condizioni imperfette", ha spiegato Mourad Oudich, autore.
Il team mira a unire i dispositivi fononici con piattaforme elettroniche e fotoniche.Con la sua combinazione di compattezza, robustezza e operazioni GHZ, questa tecnologia fononica segna un passo verso dispositivi pratici su scala di chip che completano l'elettronica e la fotonica esistenti.