声波首次在芯片上实现控制与调制

图为可以控制和调制声波的芯片。图片来源：邵林博/哈佛大学

科技日报北京6月29日电 （记者刘霞）美国哈佛大学科学家在最新一期《自然·电子学》杂志上撰文指出，他们首次展示了如何利用电场，在芯片上控制和调制声波，朝最终研制出声学集成电路又近了一步。

研究人员指出，尽管声波比相同频率的电磁波慢，但也有其自身的优势：短声波很容易被限制在纳米级结构中，彼此之间不容易“交谈”，并且与限制它的系统有很强的相互作用，这使得它们可广泛应用于经典计算系统和量子计算系统。

最新研究资深作者、哈佛大学工程与应用科学学院（SEAS）电气工程教授马尔科·隆卡解释称：“声波很有希望成为量子和经典信息处理芯片上的信息载体，但科学家们一直无法以低损耗、可扩展的方式控制声波，阻碍了声波集成电路的发展。在最新研究中，我们证明了可以在集成铌酸锂平台上控制声波，使我们朝声学集成电路又近了一步。”

隆卡及其团队利用铌酸锂的独特特性构建了一种芯片上的电声调制器，以控制声波在片上波导中的传播。研究表明，通过施加电场，调制器可以控制芯片上声波的相位、振幅和频率。

论文第一作者、前SEAS博士后邵林博说：“这项工作促进了利用声波进行量子和经典计算的进展，以前的声学设备都是被动的，但现在我们利用电场来主动调谐声学设备，为可用于下一代微波信号处理的基于声波的高性能设备和电路，以及连接不同类型量子系统（包括固态原子系统和超导量子比特）的片上量子网络和接口铺平了道路。”

研究人员表示，虽然他们目前只是展示了一个芯片上的设备，但他们正在努力构建更复杂、大规模的声波电路，并与其他量子系统（如钻石色心）互连。钻石色心指金刚石中的氮—空位色心，是一种在金刚石晶体结构中最常见的点缺陷，也是当前最具代表性的量子体系。