Sirumittakaavan akustinen atomi

Tietokoneita, lääketieteellisiä laitteita, antureita ja muita laitteita käyttävien mikroprosessoreiden koon pienentyessä insinöörit kohtaavat haasteita kvanttimittakaavan järjestelmien hallinnassa.

Yhtenä teknologian edistysaskeleena Virginia Techin tutkijat ovat kehittäneet "akustisen atomin" – sirumittakaavan rakenteen, joka vangitsee ja ohjaa ääniaaltoja tavoilla, jotka jäljittelevät oikeiden atomien käyttäytymistä. Pitkällä aikavälillä nämä edistysaskeleet voivat vaikuttaa kvanttitekoälyyn (AI), televiestintään, lääketieteelliseen kuvantamiseen, GPS:ään ja muihin tekniikoihin.

Tutkimuksen ovat julkaisseet Linbo Shao yliopistonsa eri osastojen kumppaneiden sekä Oak Ridgen kansallisen laboratorion kollegoiden kanssa.

Kvanttimaailma luo useita haasteita kvanttijärjestelmille, kuten skaalautuvuuden, signaalien tahattoman vuorovaikutuksen ja hauraan kvantti-informaation rajallisen elinkaaren. Myös värähtelyllä, lämmöllä, materiaalivirheillä ja sähkömagneettisella kohinalla on suuri vaikutus kvanttitasolla.

Tutkimuksen mukaan akustiset aallot tarjoavat kompaktin ja kestävän tavan käsitellä ja reitittää signaaleja, mikä avaa uusia mahdollisuuksia kvantti- ja mikroaaltoteknologioille.

"Luonnossa atomilla on erilliset energiatasot, joiden välillä elektronit voivat hypätä", Shao sanoi. "Akustinen atomimme on rakenne, jolla on erilliset energiatasot akustisille aalloille. Sähkökenttien avulla voimme ohjata siirtymiä näiden akustisten energiatasojen välillä jäljitellen oikeita atomeja."

Luomalla uudelleen atomijärjestelmissä havaittuja hallittavia käyttäytymismalleja tutkijat voivat tutkia uusia polkuja tulevaisuuden signaalinkäsittelylle ja kvanttijärjestelmille. Toisin kuin sähkömagneettiset aallot, akustiset aallot voidaan rajoittaa mikroskooppiseen kokoon ja säilyttää informaatiota tai energiaa paljon pidempään.

Tutkijoiden mukaan heidän ontelosähköakustisella alustalla voisi olla laaja sovellusalue sensoritekniikassa, mikroaaltosignaalinkäsittelyssä, akustisessa laskennassa ja kvanttiakustiikassa.

"Lopulta toivomme, että tämä alusta tarjoaa uuden, erittäin kompaktin tavan käsitellä signaaleja ja suorittaa analogista akustista laskentaa suoraan sirulla", Shao sanoi. "Tällä hetkellä käytämme klassisia, koherentteja mikroaaltolähteitä akustisten aaltojen ohjaamiseen.

Aiheesta aiemmin:

Pinta-aaltoakustinen suodatus fotonisella sirulla

Kolmas ulottuvuus langattoman prosessoinnille

Fononit ja magnonit kaveraavat