其實，聲學集成電路一直都在發展，聲波相較于光來說速度會更慢，但這種“遲緩”的屬性未嘗不是一件好事——在設計量子電路時，為了提升探測精度，需要不斷引入新材料，讓載波信號在盡量短的距離內“折返”以獲取數據。如果用速度更快的光波，“折返”一次所需的距離會更大，可能會超出現有設備能測量的范圍，也限制了探測精度的進一步提升。但在之前，聲學芯片一度遭遇瓶頸，大部分芯片材料無法以低損耗、可擴展的方式控制聲波。聲波在芯片中傳輸數據也是有可能的，通過一種特殊的芯片結構，就能夠很好地控制并傳遞聲波。芯片中聲波怎樣傳輸數據？
在傳統的電學芯片中，用來傳輸數據的是電子，它通過像晶體管之類的元件進行調制，將輸入的數據編碼，輸出0、1或者高、低電平。而在光子芯片中，它則是對光子進行調制，具體也就是將光子作為載波，用于傳輸信號源。傳輸的介質是一種叫“波導”的東西，它會給光子提供一個傳輸的狹窄通道。用什么調制聲波？
在哈佛團隊這篇研究中，他們展示了一種可擴展聲-電平臺，可以用來設計聲學芯片。首先需要設計一個電-聲調制器，它可以用來調制聲波。就是通過施加電壓來使波導（也就是傳播介質）發生彈性響應，進而來調節聲波的振幅、相位等。因此，哈佛團隊的電-聲調制器是在一個集成的鈮酸鋰(LN)平臺上制作的，b圖可以清楚地看到，SiN在LN基板上沉積，中間形成了聲波的波導。采用鈮酸鋰(LN)是因為其具備良好的壓電性能，即施加電壓LN會產生相應的彈性形變。接下來，我們來看看聲波是從哪里來的，在調制之前經歷了什么？電-聲調制器的兩端，有兩對叉指換能器（IDT），它的作用是實現聲-電換能，可以用于電激發和檢測微波聲波。因為IDT的寬度大于聲波波導的寬度，所以需要使用錐形波導結構將波耦合到聲波波導中。因此，在SiN上沉積了一層鋁電極，在兩個鋁電極上接通電源，便產生一個電場。那它是如何通過對聲波進行調制，來實現數據傳輸的呢？如何調制聲波以實現信號傳輸
在調制電極上施加直流偏置電壓時，圖b可以觀察到聲波的相位移動了π/2。哈佛團隊通過構建推拉結構中的聲馬赫-曾德爾干涉儀(MZI)來實現。輸入的聲波在兩個MZI臂之間被平均分割。施加在這兩個波導上的電場方向相反，兩個分裂波在每一臂上傳播時的相位剛好是相反的。上面已經提到，通過改變施加在電極上的電壓可以控制相位，隨后，兩個波重新結合時，振幅就會產生相應的改變。除此之外，電-聲調制器還可以進行聲波的非互易調制。基于非互易性的器件，是很多非傳統量子計算、量子測量和量子網絡等特殊量子信息處理協議中不可或缺的一部分。聲波的非互易性，就是指聲波在介質中沿著相反的方向傳輸產生的損耗不同。將調制電極分成三段，通過調整施加于每個電極上的調制信號的相對相位，來控制準移動電場的波數。可以看圖b，當調制信號在一個方向與移動聲波相位匹配、但在相反方向不匹配時，便實現了非互易聲波調制。聲學芯片研究的意義
電聲調制器在低溫兼容性、調制效率、制造簡單性和可擴展性方面具有顯著的優勢，這使大規模集成的聲學信息處理系統成為可能。相較于電磁波的芯片，聲波芯片還有一些潛在的優勢，聲波很容易被限制在微小的波導結構中，且互不干擾，并且它們與系統的其他部分有很強的相互作用。聲波很有希望成為量子和經典信息處理芯片上的信息載體。
如果你想更加深入地了解聲學芯片的話，可以戳下文的論文鏈接了解。論文地址：
https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2101/2101.01626.pdf[1]https://www.tweaktown.com/news/87151/brand-new-computer-chip-uses-sound-waves-for-data-not-electricity/index.html[2]https://newatlas.com/computers/harvard-acoustic-computer-chip-sound-waves/
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