Исследователи из Политехнического института Вирджинии и Окриджской национальной лаборатории в США разработали инновационное устройство — «акустический атом». По размерам оно сопоставимо с обычной микросхемой, но обладает уникальной способностью улавливать и контролировать звуковые (акустические) волны, имитируя поведение реальных атомов.
Разработка открывает новые перспективы для обработки и передачи сигналов: использование звуковых волн может лечь в основу компактных и энергоэффективных технологий будущего. Тенденция к миниатюризации электроники продолжается — по мере уменьшения размеров чипов их работа все сильнее подчиняется законам квантовой физики вместо классической. Это требует от ученых глубокого понимания принципов функционирования таких систем.
Ключевая особенность устройства — наличие энергетических уровней для акустических волн. С помощью электрических полей можно вызывать переходы между этими уровнями, воспроизводя процессы, характерные для настоящих атомов.
В природе у атома есть определенные энергетические уровни, между которыми могут перемещаться электроны. Наш акустический атом — это устройство с различными энергетическими уровнями для акустических волн. С помощью электрических полей мы можем вызывать переходы между этими энергетическими уровнями, имитируя реальные атомы
В долгосрочной перспективе технология найдет применение в самых разных сферах: от медицинских устройств и телекоммуникационных систем до автомобильных компонентов и решений на базе искусственного интеллекта. Важное преимущество акустических волн перед электромагнитными — способность дольше сохранять энергию или информацию при распространении на небольшие расстояния.
Сейчас ученые используют классические когерентные микроволновые источники для генерации акустических волн. Следующая цель — достичь уровня одиночных фононов. По словам Шао, предстоит пройти долгий путь, но команда надеется реализовать это в ближайшее время. Конечная цель исследователей — создать компактную платформу для аналоговых акустических вычислений и обработки сигналов прямо на чипе. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Ранее Наука Mail рассказывала, что уральский математик ускорил алгоритмы компьютерного зрения в 30 раз.