Một con chip máy tính đầu tiên trên thế giới truyền dữ liệu bằng sóng âm thanh

Chào mừng bạn đến với thế giới ngôn ngữ máy tính mới được mã hóa qua âm thanh.
Một con chip máy tính đầu tiên trên thế giới truyền dữ liệu bằng sóng âm thanh

Các nhà nghiên cứu Harvard đã lần đầu tiên kiểm soát và điều biến sóng âm thanh, hay sóng âm, sử dụng điện trường trong chip máy tính.

Bước đột phá mới có thể có ý nghĩa trên phạm vi rộng đối với các lĩnh vực điện toán lượng tử cũng như điện toán cổ điển, vốn thường dựa vào dữ liệu được truyền bằng cách sử dụng các electron.

Các nhà nghiên cứu Harvard phát triển chip sóng âm mới

Thông thường, các chip máy tính cổ điển truyền và xử lý dữ liệu bằng cách điều biến các electron. Điều này được thực hiện thông qua các bóng bán dẫn mã hóa dữ liệu thành ngôn ngữ máy tính của các số một và số không - một bóng bán dẫn được biểu thị bằng dòng điện cao và bóng bán dẫn còn lại bằng dòng điện thấp.

Trong khi đó, chip quang tử điều chỉnh các photon - hạt ánh sáng - trước khi gửi chúng qua các thành phần được gọi là ống dẫn sóng để truyền dữ liệu. Chip sóng âm của nhóm Harvard hoạt động giống như một chip quang tử, mặc dù nó bổ sung thêm một số lợi ích vào hỗn hợp.

Sóng âm chậm hơn sóng điện từ cùng tần số. Nhưng đó không hẳn là một điều xấu, theo nhóm nghiên cứu đằng sau thiết bị mới. Đó là bởi vì các sóng âm thanh ngắn dễ bị giam giữ trong các cấu trúc kích thước nano và chúng có tương tác mạnh mẽ với hệ thống mà chúng bị giới hạn. Điều này có thể làm cho chúng rất có giá trị đối với cả các ứng dụng cổ điển và lượng tử.

Marko Loncar, Tiantsai, cho biết: “Sóng âm được hứa hẹn là sóng mang thông tin trên chip cho cả quá trình xử lý thông tin lượng tử và thông tin cổ điển nhưng sự phát triển của các mạch tích hợp âm thanh đã bị cản trở do không thể kiểm soát sóng âm theo cách có thể mở rộng và suy hao thấp”. Lin Giáo sư Kỹ thuật Điện tại SEAS và là tác giả cấp cao của một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature Electronics.

"Trong nghiên cứu này, chúng tôi cho thấy chúng tôi có thể kiểm soát sóng âm thanh trên nền tảng niobate lithium tích hợp, đưa chúng tôi tiến gần hơn một bước đến mạch tích hợp âm thanh."

Sóng âm cho máy tính lượng tử và cổ điển

Loncar và các đồng nghiệp của ông đã sử dụng lithium niobate để xây dựng một bộ điều biến âm điện trên chip, điều khiển sóng âm trên chip. Bộ điều biến áp dụng một điện trường để điều khiển pha, biên độ và tần số của sóng âm thanh.

Linbo Shao, một nghiên cứu sinh và nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại SEAS, đồng thời là tác giả đầu tiên của bài báo cho biết: “Công trình này tiến bộ bằng cách sử dụng sóng âm cho máy tính lượng tử và cổ điển.

Ông tiếp tục: “Các thiết bị âm thanh trước đây là thụ động nhưng bây giờ chúng ta có điều chế điện để chủ động điều chỉnh các thiết bị âm thanh, điều này cho phép rất nhiều chức năng trong tương lai của quá trình xử lý tín hiệu vi sóng sử dụng các loại thiết bị âm thanh này”.

Các nhà nghiên cứu cũng hướng tới việc xây dựng các mạch sóng âm lớn và phức tạp hơn và các hệ thống lượng tử. Theo Shao, công việc của nhóm "mở đường cho các thiết bị và mạch dựa trên sóng âm hiệu suất cao để xử lý tín hiệu vi sóng thế hệ tiếp theo cũng như các mạng lượng tử trên chip và các giao diện liên kết các loại hệ thống lượng tử khác nhau."

Mặc dù điều đó khá khó hiểu, nhưng tất cả những điều này có thể tỏ ra hữu ích sớm hơn mong đợi. Đầu tháng này, công ty Silicon Quantum Computing có trụ sở tại Sydney đã chế tạo mạch máy tính lượng tử silicon tích hợp đầu tiên được sản xuất ở quy mô nguyên tử. Không lâu sau khi ra mắt, người sáng lập kiêm giám đốc của công ty, Michelle Simmon, cho biết các sản phẩm điện toán lượng tử thương mại có thể còn khoảng 5 năm nữa. Mặc dù điều đó hoàn toàn không được đảm bảo, nhưng chắc chắn chúng ta đang ở bên bờ vực của cuộc cách mạng điện toán lượng tử được thổi phồng rất nhiều.

Ngân Nguyễn
Theo Interesting engineering
CÙNG CHUYÊN MỤC
ĐỌC THÊM