Američtí vědci vytvořili „akustický atom“ na čipu: Zvukové vlny napodobují atomy a posouvají hranice výpočetní techniky

Výzkumníci z Virginia Tech a Oak Ridge National Laboratory (ORNL) ve Spojených státech vyvinuli zařízení o velikosti čipu, které dokáže zachytávat a ovládat zvukové vlny způsobem napodobujícím chování skutečných atomů.

Výzkumníci z Virginia Tech a Oak Ridge National Laboratory (ORNL) ve Spojených státech vyvinuli zařízení o velikosti čipu, které dokáže zachytávat a ovládat zvukové vlny způsobem napodobujícím chování skutečných atomů. Toto průlomové zařízení, nazvané „akustický atom“, otevírá cestu k novým, kompaktním a vysoce účinným technologiím.

S neustálým zmenšováním elektroniky se výpočty přesouvají z oblasti klasické fyziky do kvantové fyziky. V tomto měřítku již neplatí předpoklady klasické fyziky, a proto je pro kontrolu těchto systémů nezbytné nejprve pochopit jejich fungování. Vědci potřebovali odlišné řešení pro ovládání systémů v kvantovém měřítku, neboť faktory jako teplo, vibrace či elektromagnetický šum ovlivňují kvantové stavy.

Jelikož akustické vlny, neboli zvukové vlny, mohou být využity k udržitelnému zpracování a směrování signálů, rozhodli se vědci tuto cestu prozkoumat. „V přírodě má atom odlišné energetické úrovně, mezi kterými mohou elektrony přeskakovat,“ vysvětlil Linbo Shao, odborný asistent na Katedře elektrotechniky a počítačového inženýrství na Virginia Tech. „Náš akustický atom je zařízení s odlišnými energetickými úrovněmi pro akustické vlny. Pomocí elektrických polí můžeme vyvolávat přechody mezi těmito akustickými energetickými úrovněmi, čímž napodobujeme skutečné atomy.“

Tento akustický atom funguje jako simulace atomárních systémů a umožňuje vědcům kontrolovat jejich chování. To jim pomáhá porozumět, jak probíhá zpracování signálů v kvantových systémech a jak je ovládat pro budoucí aplikace. Na rozdíl od elektromagnetických vln mohou být akustické vlny použity na extrémně malém prostoru, přičemž si mnohem déle uchovávají energii nebo informace. Podle vědců jejich zařízení přispěje k vývoji vysoce citlivých senzorových technologií, rozhraní pro kvantový hardware a analogových výpočetních systémů. Kromě toho pomůže při konstrukci menších komponent pro mikrovlnnou komunikaci a zlepší směrování a filtrování signálů. Vědci jsou optimističtí, že se brzy podaří dosáhnout úrovně jednotlivých fononů, což by umožnilo ještě kompaktnější zpracování signálů a analogové akustické výpočty přímo na čipu.