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Guide des circuits d'échelle de puce à Gigahertz
En utilisant des guides d'ondes topologiques, les circuits permettent aux phonons de se déplacer en douceur dans les coins et les défauts, offrant une plate-forme robuste pour les futurs systèmes hybrides électroniques - photoniques-acoustiques.
Des chercheurs de l'Université des sciences et de la technologie de Chine, de Penn State University et d'autres instituts ont démontré des circuits phononiques compacts qui peuvent guider les ondes sonores à 1,5 GHz, ouvrant la porte à des appareils à l'échelle des puces pour les communications, la détection et les technologies quantiques.
Les circuits phononiques manipulent les ondes sonores - les phonons - comme les circuits électroniques contrôlent les électrons ou les circuits photoniques directs.Contrairement aux dispositifs acoustiques volumineux du passé, ces nouvelles plates-formes limitent et dirigent les vibrations à travers des guides d'ondes microscopiques à motifs de puces.Surtout, les circuits exploitent les voies topologiques, permettant au son de se déplacer en douceur même autour des coins ou à travers des défauts sans diffusion.
La capacité de fonctionner aux fréquences Gigahertz rend ces circuits directement compatibles avec les systèmes micro-ondes existants, une exigence clé pour les applications du monde réel.Ces phonons GHZ oscillent des milliards de fois par seconde, les alignant avec des technologies allant de la 5G et au-delà des communications aux processeurs quantiques.
Pour tester leur conception, les chercheurs ont utilisé un vibromètre optique sur mesure pour cartographier la façon dont le son s'est propagé à travers la puce.Des expériences ont confirmé que les phonons injectés dans les canaux de bord se sont déplacés de manière fiable, en maintenant la cohérence.Un test d'interféromètre Mach - Zehnder a en outre démontré une reconfigurabilité, montrant que les circuits pourraient modifier dynamiquement les voies de phonon - une caractéristique essentielle pour le traitement du signal et la gestion des informations. L'évolutivité de la plate-forme pourrait permettre la fabrication de masse sur des substrats standard, ce qui en fait une option pratique pour l'intégration dans les systèmes hybrides.Les applications potentielles comprennent des filtres acoustiques avancés, des dispositifs de détection de précision et des composants à base de phonon pour les systèmes d'information quantique émergents.
«Nos circuits phononiques sont comme des autoroutes microscopiques qui guident le son au lieu de la lumière, nous voulons construire une boîte à outils phononique complète pour le traitement avancé de l'information, en organisant les guides d'ondes dans des modèles spéciaux, nous créons des itinéraires topologiques où le son se déroule robuste, même dans des conditions imparfaites», a expliqué Mourad Oudich, co-premier auteur.
L'équipe vise à fusionner les appareils phononiques avec des plates-formes électroniques et photoniques.Avec sa combinaison de compacité, de robustesse et de fonctionnement du GHZ, cette technologie phononique marque un pas vers des dispositifs sonores à l'échelle des puces pratiques qui complètent l'électronique et la photonique existantes.