‘В одну сторону’ электронных устройств войти в русло

Волны, будь это световые волны, звуковые волны, или любой другой вид, путешествия в том же порядке, в прямом и обратном направлениях — это называется принцип взаимности. Если мы можем направить волны только в одном направлении — нарушение взаимности, мы могли бы преобразовать ряд приложений, важных в нашей повседневной жизни. Нарушение принципа взаимности позволит нам создать роман «в одну сторону» компоненты, такие как термостаты и амортизаторы, которые обеспечивают двустороннюю связь, которая могла бы удвоить емкость современных беспроводных сетей. Эти компоненты необходимы для квантовых компьютеров, где один хочет читать кубита, не нарушая его. Они также имеют важное значение для радиолокационных систем, будь то в самоуправляемые автомобили или те, которые используются военными.

Группа ученых под руководством Хариш Кришнасвами, профессор электротехники, является первым, чтобы создать высокопроизводительный невзаимные устройства на компактный чип с производительностью в 25 раз лучше, чем предыдущие работы. Мощность является одним из важнейших показателей для этих термостаты и новый чип Кришнасвами может обрабатывать несколько ватт электроэнергии, что достаточно для передатчиков мобильный телефон, который протянул ватт или около власти. Новый чип был ведущим исполнителем в ДАРПА СПАР (обработки сигнала на ВЧ) программа для миниатюризации этих устройств и повысить показатели производительности. Группа кришнасвами был только один, чтобы интегрировать эти невзаимные устройства на компактный чип, а также демонстрируют показатели производительности, которые на порядки превосходят предыдущие работы. Исследование было представлено в статье в IEEE Международная твердотельные схемы конференция в феврале 2020 года и опубликован 4 мая 2020, в природе Электроника.

«За эти термостаты должны быть использованы в практических приложениях, они должны быть в состоянии обрабатывать Вт, не нарушая пота», — говорит Кришнасвами, чьи исследования сфокусированы на разработке комплексных электронных технологий для новых высокочастотных беспроводных приложений. «Наши ранее выполненные работы в размере в 25 раз ниже, чем новые … в нашей 2017 устройство было захватывающее научное любопытство, но он не был готов к прайм-тайм. Теперь мы разобрались, как создавать эти однополосными в компактный чип, что позволит им стать маленькой, низкой стоимости и повсеместной. Это приведет к преобразованию всех видов электронных приложений, от VR гарнитуры до 5G мобильные сети и квантовые компьютеры».

Традиционные «в одну сторону» устройства построены с использованием магнитных материалов, таких как ферриты, но эти материалы не могут быть интегрированы в современные полупроводников процессы, потому что они слишком громоздкие и дорогие. При создании невзаимных компонентов без использования магнитных материалов имеет долгую историю, прогресс в полупроводниковой технологии привели ее на первый план. Группа кришнасвами была ориентирована на развитие нестационарных схем, в частности схем управляемый тактовый сигнал, который, как было показано, для достижения невзаимных ответы.

Первоначально открытие было сделано в 2017 году, когда аспирант Кришнасвами, в Negar Reiskarimian, который сейчас является помощником профессора в Массачусетском технологическом институте и соавтор изучения природы электроники, экспериментировал с новым типом цепи называется фильтр Н-путь. Она пыталась строить различного рода устройства двусторонней печати, что позволяет одновременно осуществлять передачу и прием, но на двух разных частотах. Играть вокруг С, что цепь, она связала ее в петлю и увидела невзаимные поведения кровообращение.

«Сначала мы не верили, что мы видели и были убеждены, что тренажер был сломан», — говорит Кришнасвами. «Но когда мы взяли время, чтобы понять это, мы поняли, что это было нечто новое и очень большой.»

За последние четыре года, группа Кришнасвами была в первую очередь ориентирована на применение невзаимности в беспроводных приложениях, таких как полный-дуплекс беспроводной. Теперь, развив этот многообещающий новый компактный чип, они обращают свое внимание на квантовые вычисления. Квантовые компьютеры используют компоненты, такие как термостаты и штативы для чтения кубитов, не нарушая их. В настоящее время магнитно-циркуляторы и изоляторы, используемые в этих криогенных квантовые компьютеры, но они большие по размеру и дорогие, представившись одним из узких мест в реализации квантовых компьютеров с большим числом кубитов. Группа кришнасвами хочет на сверхпроводящих джозефсоновских контактов, та же технология используется, чтобы сделать кубит, чтобы реализовать чип-шкала криогенных циркуляционных насосов, которые могут быть непосредственно интегрированы с кубитами, что значительно снижает стоимость и размер.

сделать разницу: спонсорские возможности