美國維吉尼亞理工大學與橡樹嶺國家實驗室（ORNL）合作研發出一款芯片級裝置，能夠捕捉和控制聲波，模擬真實原子的行為。聲波可以用於處理和路由信號，為新技術的緊湊和高效奠定基礎。隨著電子產品的日益微型化，芯片將越來越小，計算的領域將從經典物理轉向量子物理。經典物理的假設在量子領域並不適用，科學家和工程師需要首先了解這些系統的工作原理。從長遠來看，這些芯片將廣泛應用於醫療設備、電信系統、汽車以及人工智能系統中。
由於熱、振動或電磁噪聲等因素會影響量子狀態，科學家需要尋找不同的解決方案來控制量子級系統。
聲學原子的發展將推動量子技術的進步
為何要構建聲學原子？維吉尼亞理工大學電氣與計算機工程系、物理系及量子信息科學與工程中心的科學家與 ORNL 的研究人員合作，尋找控制量子級系統的方法。由於聲波可以以可持續的方式處理和路由信號，研究人員決定深入探索這一方向。他們構建了一個聲學原子，這是一種能夠捕捉和控制聲波的芯片級裝置。維吉尼亞理工大學電氣與計算機工程系助理教授邵林博在新聞稿中表示：“在自然界中，原子擁有明確的能級，電子可以在其間跳躍。
我們的聲學原子是一種具有明確能級的裝置，能夠驅動聲波之間的轉換，模擬真正的原子。”
聲學原子的建立為未來的發展鋪平了道路。這一裝置如同原子級系統的模擬，可以讓研究人員控制其行為，幫助他們理解量子系統中的信號處理原理以及如何控制其應用。研究人員表示，他們的裝置將有助於開發高度敏感的傳感技術、量子硬件接口和類比計算系統。此外，它還將幫助構建更小的微波通信元件，並改善信號路由和過濾。與電磁波不同，聲波可以在極小的區域內使用，同時能夠保留能量或信息的時間更長。
邵林博在新聞稿中補充道：“目前，我們使用經典的相干微波源來驅動聲波。要將其縮減到單一聲子水平還有很長的路要走，但我們對這一切的實現充滿信心。最終，我們希望這一平台提供一種全新、極為緊湊的方式來處理信號，並在芯片上直接進行類比聲學計算。”該研究結果已於今日在《物理評論快報》期刊上發表。
