Chip eletroacústico faz processamento com ondas de som

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/06/2022

Este chip pode controlar e modular ondas acústicas.
[Imagem: Linbo Shao/Harvard SEAS]

Processamento com ondas de som

Os chips que equipam todos os nossos equipamentos eletrônicos codificam dados modulando a eletricidade; e a maioria das conexões de longo alcance enviam e recebem suas informações moduladas em luz.

Agora, engenheiros conseguiram pela primeira vez demonstrar o controle e a modulação de ondas acústicas - ondas de som - dentro de um chip.

Mas, em um universo dominado pela velocidade, por que usar ondas acústicas, se elas são muito mais lentas do que as ondas eletromagnéticas de mesma frequência?

"As ondas acústicas são promissoras como portadoras de informações dentro dos chips para processamento de informações quânticas e clássicas, mas o desenvolvimento de circuitos integrados acústicos tem sido prejudicado pela incapacidade de controlar ondas acústicas de maneira escalável e com perdas baixas," explica o professor Marko Loncar, da Universidade de Harvard, nos EUA. "Neste trabalho, demonstramos que podemos controlar ondas acústicas em uma plataforma integrada de niobato de lítio, aproximando-nos um passo de um circuito integrado acústico."

Acontece que as ondas acústicas, de comprimentos mais curtos, são fáceis de confinar dentro de estruturas em nanoescala, facilitando o adensamento dos circuitos. Além disso, elas não interferem facilmente umas com as outras, mas têm fortes interações com o sistema em que estão confinadas.

Isso as torna úteis tanto para a computação clássica quanto para a computação quântica - já foi demonstrado que um processador de som imita as vantagens da computação quântica.

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As ondas acústicas superficiais são controladas eletricamente dentro do chip.
[Imagem: Linbo Shao et al. - 10.1038/s41928-022-00773-3]

Chip acústico

A equipe tirou proveito das propriedades únicas do niobato de lítio, um material piezoelétrico usado recentemente para integrar componentes mecânicos à tecnologia quântica, entre várias outras explorações futurísticas.

Neste caso, o material foi usado para construir um modulador eletroacústico, um mecanismo para controlar as ondas de som propagando-se por guias de onda dentro do chip. Ao aplicar um campo elétrico, o modulador pode controlar a fase, a amplitude e a frequência das ondas acústicas.

"Os dispositivos acústicos anteriores eram passivos, mas agora temos a modulação elétrica para sintonizar ativamente os dispositivos acústicos, o que permite uma porção de funcionalidades no desenvolvimento futuro do processamento de sinais de microondas usando esses tipos de dispositivos à base de som," disse Linbo Shao, do Instituto Politécnico da Virgínia.

Os pesquisadores estão trabalhando agora para construir circuitos de ondas acústicas mais complexos e em larga escala, e interconexões com outros sistemas quânticos, como os centros de cores nos diamantes, que a equipe recentemente usou para construir o menor rádio do mundo.

"Nosso trabalho abre caminho para dispositivos e circuitos baseados em ondas acústicas de alto desempenho para processamento de sinais de microondas de última geração, bem como redes quânticas dentro de um chip e interfaces que liguem diferentes tipos de sistemas quânticos, incluindo sistemas atômicos de estado sólido e qubits supercondutores," disse Shao.

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