チップ上で音波のチューニングを行う(Tuning sound waves on chip)

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研究者らがチップ上で初めて音響波の制御と変調を実現 Researchers control and modulate acoustic waves on chip for the first time

2022-06-27 ハーバード大学

研究者らは、チップ上で電界による音響波の制御と変調を初めて実証しました。
音響波は、量子および古典的な情報処理を行うオンチップ情報キャリアとして有望ですが、音響集積回路の開発は、低損失でスケーラブルな方法で音響波を制御できないことが障害となっていましたが、この研究では、集積化されたニオブ酸リチウムプラットフォーム上で音響波を制御できることを示し、音響集積回路に一歩近づきました。
ニオブ酸リチウムのユニークな特性を利用して、オンチップの電気音響変調器を作り、オンチップの導波路を伝搬する音響波を制御した。この変調器は、電界を印加することにより、チップ上の音響波の位相、振幅、周波数を制御することができる。

<関連情報>

表面弾性波の電気的制御 Electrical control of surface acoustic waves

Linbo Shao,Di Zhu,Marco Colangelo,Daehun Lee,Neil Sinclair,Yaowen Hu,Peter T. Rakich,Keji Lai,Karl K. Berggren & Marko Lončar  Published:06 June 2022
DOI:https://doi.org/10.1038/s41928-022-00773-3

Abstract

Acoustic waves at microwave frequencies are widely used in wireless communication and are potential information carriers in quantum applications. However, most acoustic devices are passive components, and the development of phononic integrated circuits is limited by the inability to control acoustic waves in a low-loss, scalable manner. Here we report the electrical control of gigahertz travelling acoustic waves at room temperature and millikelvin temperatures. We achieve phase modulation by tuning the elasticity of a lithium niobate acoustic waveguide via the electro-acoustic effect. This phase modulator is then used to build an acoustic frequency shifter based on serrodyne phase modulation, and phase modulators in a Mach–Zehnder interferometer configuration are used to create an electro-acoustic amplitude modulator. By tailoring the phase matching between acoustic and quasi-travelling electric fields, we achieve reconfigurable non-reciprocal modulation with a non-reciprocity of over 40 dB. To illustrate the potential of the approach in quantum applications, we show that our electro-acoustic modulator can provide coherent modulation of single-phonon-level acoustic waves at 50 mK.

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