باحثون يستطيعون جعل الصوت عالٍ كفاية لتثبيت الضوء على شريحة كومبيوتر.

من الشائع جداً أن تسمع الرعد بعد أن ترى البرق أثناء العاصفة الرعديّة، ذلك لأن الصوت ينتقل بسرعة (768 ميل في الساعة) وهي سرعة أبطأ بكثير من سرعة انتقال الضوء(670,000,000 ميل في الساعة).
قام باحثون في جامعة مينيسوتا للهندسة ( University of Minnesota engineering ) بتطوير شريحة لموجة الصوت و موجة الضوء، وقد تمّ توليدهما و دمجهما معاً، وهذا يُمكَّن للصوت أن يتحكّم بكفاءة عالية بالضوء.
منّصة جهاز نوفل(Novel device) ممكن أن تحسّن الإتصالات اللاسلكيّة باستخدام نظم الألياف البصريّة، و يمكن استخدامها في نهاية المطاف للحساب باستخدام فيزياء الكم.
نُشر هذا البحث مؤخراً في دوريّة  Nature Communications.
شريحة جامعة مينيسوتا مصنوعة من قاعدة سيليكون مغطّاة بطبقة من نيتريد الألمنيوم و التي تُسبب تغيير كهربائي. تطبيق إشارة كهربائيّة بالتناوب على المادة يسبّب تشوّه المادة بشكل دوري، وتوليد الموجات الصوتيّة التي تنمو على السطح. هذا يماثل موجات الزلازل الأرضيّة التي تنشأ من مركز الزلزال. إنّ هذه التقنيّة انتشرت واسُتخدمت في شبكات الهواتف المحمولة والأجهزة اللاسلكيّة الأخرى كمرشّحات الميكرويف.
“تقدّمنا المعرفيّ هذا لدمج الدارات الضوئيّة مع الأجهزة الصوتيّة في نفس الطبقة من المادّة، وذلك لتحقيق تفاعل قويّ بين الأمواج الصوتيّة و الضوئيّة” بحسب قول مو لي( Mo Li), أستاذ مساعد في قسم الهندسة الكهربائيّة والحاسوب والباحث الرئيسي في هذه الدراسة.
استخدم الباحثون مثالاً رائعاً من الدقّة الذريّة النانومتريّة ( nanofabrication technology) لبناء مصفوفات من الأقطاب الكهربائيّة مع عرض 100 نانومتر فقط( 0.00001سنتيمتر ) وذلك لإثارة الأمواج الصوتيّة بتردد عالٍ غير مسبوق أعلى من 10 جيجا هرتز، وهو الترددّ المستخدم في الاتصالات الفضائيّة.
“ما يلفت النظر هو؛ عند هذا التردد العالي كان الطول الموجيّ للصوت هو أقصر حتّى من الطول الموجيّ للضوء، و قد تحققّ ذلك لأوّل مرة على الرقاقة”. هكذا قال سيمير تاديسي( Semere Tadesse)، و هو طالب دراسات عليا في الفيزياء وعلم الفلك بجامعة مينيسوتا و المؤلّف الأوّل للورقة البحثية”. في هذا النظام غير المسبوق؛ الصوت ممكن أن يتفاعل بشكل أكثر كفاءة مع الضوء وذلك لتحقيق تغيير عالي السّرعة.
بالإضافة إلى تطبيقات في مجال الاتصالات، الباحثون يتابعون تطبيقات الفيزياء الكموميّة لجهاز نوفل.و يدرس الباحثون التفاعل بين الفوتونات الواحدة( وحدة الكم الأساسيّة للضوء) و والفونونات الواحدة (وحدة الكم الأساسيّة للصوت).

و يخطط العلماء لاستخدام الموجات الصوتيّة كنواقل للمعلومات في الحوسبة الكموميّة.

المصدر