Разработан первый в мире компьютерный чип, который передаёт данные звуковыми волнами вместо электронов

[admin_]

Учёные из Гарвардского университета разработали первый в мире компьютерный чип, который передаёт и обрабатывает данные с помощью звуковых волн, а не потоков электронов. Новшество может найти применение как для классических компьютеров, так и для квантовых.

Сегодня данные в процессорах передаются и обрабатываются либо с помощью электрического тока (электронами), либо с помощью импульсов света (фотонами). Использование звуковых колебаний для передачи данных ближе к оптической передаче, но имеет свои особенности. Главным преимуществом акустического сигнала учёные считают способность намного сильнее взаимодействовать с системой, чем это могут фотоны. Например, звук может снизить вероятность ошибок или повысить энергоэффективность решений.

В то же время скорость распространения звука в материале ниже, чем для электромагнитных волн на той же частоте. Очевидно, необходимо будет искать компромисс, подчёркивая плюсы и нивелируя недостатки. В любом случае, появился новый путь для микроэлектроники, а кто и как им воспользуется — это отдельный вопрос.

«Акустические волны перспективны как носители информации на кристалле для квантовой и классической обработки информации, но разработка акустических интегральных схем была затруднена невозможностью управлять акустическими волнами с малыми потерями и масштабируемым способом, — сказал Марко Лонкар (Marko Loncar), профессор электротехники и ведущий автор нового исследования, опубликованного в журнале Nature Electronics. — В этой работе мы показали, что можем управлять акустическими волнами на интегрированной платформе из ниобата лития, что еще на один шаг приближает нас к акустической интегральной схеме».

Фактически учёные создали только один компонент потенциального акустического чипа — электроакустический модулятор на кристалле. Предыдущие акустические устройства были пассивными. Изобретение американских учёных добавляет в инструмент проектировщиков чипов электронные цепи для активного управления звуковыми волнами как носителями цифровой информации. Модулятор применяет электрическое поле для управления фазой, амплитудой и частотой звуковых волн. В некотором роде это можно считать аналогом транзистора в современной электронике. Пожалуй, такого ещё не было. Но во что выльется это изобретение остаётся только догадываться.
Традиционные компьютерные чипы работают на электричестве, а новые фотонные — используют свет. Теперь ученые из Гарварда представили новый тип чипа, который передает данные в виде звуковых волн.

Акустический чип работает аналогично фотонному, только со звуковыми волнами вместо световых. Команда создала модулятор из ниобата лития, который меняет эластичность в ответ на электрическое поле и производит акустические волны. Тщательно регулируя его, модулятор может управлять фазой, амплитудой и частотой акустических волн, кодируя в них данные перед отправкой по волноводам.

Авторы разработки отмечают, что у чипов с акустическими волнами есть потенциальные преимущества перед обычными электромагнитными. Их легко ограничить крошечными волноводными структурами, они не мешают друг другу и сильно взаимодействуют с другими частями системы, в которой используются.

Теперь ученые ищут способ подключения акустических чипов к компонентам квантового компьютера, например — сверхпроводящим кубитам.