Harvard phát triển thành công chip sóng âm, tương thích cả với máy tính lượng tử

Trong khi các chip máy tính truyền thống đều sử dụng điện, một số con chip mới bắt đầu sử dụng ánh sáng để truyền thông tin bên trong nó. Nhưng giờ đây các nhà khoa học tại Harvard đang trình diễn một loại chip mới có thể truyền dữ liệu dưới dạng sóng âm thanh.

Về cơ bản, các chip máy tính và những mạch điện đều gửi và xử lý dữ liệu bằng cách điều khiển thông qua một loại tín hiệu cụ thể nào đó. Đại đa số các thiết bị và chip xử lý ngày nay dùng điện, hay các hạt mang điện, khi dòng chuyển động của chúng được điều hướng bằng các bộ phận như bóng bán dẫn để mã hóa dữ liệu thành các số 0 và 1 – bằng cách đóng mở dòng điện.

Gần đây, một số chip ánh sáng được phát triển để điều khiển các hạt photon của ánh sáng và truyền chúng qua các kênh dẫn hẹp được gọi là "ống dẫn sóng" để truyền dữ liệu trong con chip.

Loại chip mới có thể truyền dữ liệu dưới dạng sóng âm thanh.

Con chip âm thanh mới cũng có cách hoạt động tương tự như chip ánh sáng, nhưng sử dụng sóng âm thay cho sóng ánh sáng. Để làm được điều này, nhóm nghiên cứu tạo ra một bộ điều biến từ vật liệu có tên Lithium Niobate, có thể thay đổi mức độ đàn hồi của mình tùy thuộc vào điện trường áp vào nó, và tạo ra các sóng âm. Bằng cách điều chỉnh cẩn thận điện trường này, bộ điều biến có thể điều khiển trạng thái, biên độ và tần số của sóng âm, mã hóa dữ liệu trước khi gửi chúng đi qua các ống dẫn sóng.

Nhưng điều này sẽ mang lại lợi ích gì? Theo nhóm nghiên cứu, các chip sóng âm này có một số ưu điểm so với chip sóng âm được tạo ra từ điện từ trường. Các sóng âm này có thể dễ dàng giới hạn trong các cấu trúc ống dẫn sóng nhỏ hẹp, chúng không gây nhiễu cho nhau và có thể tương tác mạnh mẽ với các phần khác của hệ thống mà chúng được sử dụng.

Marko Loncar, tác giả chính của nghiên cứu này, cho biết: "Sóng âm hứa hẹn là phương tiện truyền tải thông tin trong chip, dành cho cả quá trình xử lý dữ liệu truyền thống cũng như dữ liệu lượng tử, nhưng việc phát triển các mạch tích hợp âm thanh đã bị cản trở bởi việc không thể điều khiển được các sóng âm theo cách có thể mở rộng và suy hao thấp."

"Trong công trình này, chúng tôi cho thấy khả năng điều khiển sóng âm trên nền vật liệu Lithium Niobate tích hợp, cho phép chúng ta tiến một bước gần hơn tới mạch tích hợp sóng âm."

Với việc chứng minh khả năng hoạt động của con chip sóng âm đầu tiên trên thế giới, nhóm nghiên cứu đang bắt tay vào việc xây dựng nhiều mạch tích hợp sóng âm phức tạp hơn nữa và tìm hiểu xem làm thế nào kết nối chúng với các bộ phận máy tính lượng tử, ví dụ như các qubit siêu dẫn.

Cập nhật: 05/07/2022 Tổ Quốc