Investigadores de Harvard han logrado un hito con interesantes aplicaciones en computación clásica y cuántica. Por primera vez han controlado y modulado ondas acústicas usando un campo eléctrico en un chip. El logro, reconocen sus autores, abre un panorama cargado de posibilidades.
“Las ondas acústicas son prometedoras como portadoras de información en el chip para el procesamiento de información tanto cuántica como clásica; pero el desarrollo de los circuitos integrados acústicos se ha visto obstaculizado por la incapacidad de controlar las ondas de forma escalable y con bajas pérdidas”, explica Marko Loncar, profesor de la escuela A. Paulson.
Con su trabajo han mostrado la posibilidad de controlar ondas acústicas en una plataforma integrada de niobato de litio. Y eso, inciden, “nos acerca un poco más a un circuito acústico integrado”.
Más lentas, pero no peores
La clave de su experimento está en las propiedades únicas del niobato de litio, que Loncar y sus colegas de la institución estadounidense aprovecharon para construir un modulador electroacústico en el chip y controlar las ondas acústicas que se propagan. Al aplicar un campo eléctrico, es capaz así de manejar aspectos como la fase, amplitud o frecuencia de las ondas sonoras.
“Los dispositivos acústicos anteriores eran pasivos, pero ahora tenemos la modulación eléctrica para sintonizarlos activamente, lo que permite funcionalidades en el desarrollo futuro del procesamiento de señales de microondas utilizando este tipo de dispositivos”, abunda Linbo Shao, autor del artículo de Nature Electronics en el que el equipo de Harvard detalla sus experimentos y resultados.
El objetivo de los investigadores ahora es ir un paso más allá y montar circuitos de ondas acústicas más complejos, a gran escala e interconexiones con otros sistemas cuánticos.
“Nuestro trabajo abre el camino a dispositivos y circuitos de alto rendimiento basados en ondas acústicas para el procesamiento de señales de microondas de próxima generación, así como a redes e interfaces cuánticas en chip que conecten diferentes tipos de sistemas cuánticos, incluidos los sistemas atómicos de estado sólido y los qubits superconductores”, reflexiona Shao.
Las ondas acústicas son más lentas que las electromagnéticas de su misma frecuencia, pero eso —recalcan los investigadores de Harvard— no tiene que ser necesariamente un problema. Las ondas acústicas cortas, por ejemplo, son fáciles de confinar en estructuras de nanoescala y presentan fuertes interacciones con el sistema, lo que las hace útiles en computación.
Lo habitual es que los chips de computadora clásicos transmitan y procesen datos a través de la modulación de electrones, para lo que utilizan transistores que codifican los datos. En el caso de los chips fotónicos modulan a su vez los fotones. El de ondas de sonido funciona de forma más similar a este último, aunque ofreciendo algunas ventajas extra por sus características especiales.
Imagen de portada | Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS)
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