Ученые увеличили скорость звука до скорости света

Во время грозы мы часто слышим гром после того, как увидели молнию. Это происходит потому, что скорость звука (1 236 километров в час) гораздо меньше скорости света (1 078 000 000 километров в час). Разработчики Университета Миннесоты разработали чип, на котором звуковые и световые волны генерируются вместе, так что звук может очень эффективно управлять светом. Платформа устройства может улучшить системы радиосвязи с использованием оптических волокон и, в конечном счете, быть использована для вычислений с помощью квантовой физики.

Чип изготовлен из кремния и покрыт слоем нитрида алюминия, который проводит электрический ток. Переменный электрический сигнал, применяемый к материалу, вызывает его деформацию, периодически генерируя звуковые волны, которые растут на его поверхности, похожие на сейсмические волны, расходящиеся от центра землетрясения. Технология широко используется в мобильных телефонах и других беспроводных устройствах, как микроволновые фильтры. «Наш прорыв заключается в интеграции оптических каналов в том же слое материала с акустическими устройствами для того, чтобы достичь крайне сильного взаимодействие между световыми и звуковыми волнами», - сказал Мо Ли, доцент кафедры электронной и вычислительной техники и ведущий научный сотрудник исследования.

Исследователи использовали технологию нанофабрикации, чтобы сделать множество электродов шириной в 100 нанометров (0,00001 сантиметра) для возбуждения звуковых волн на беспрецедентно высокой частоте, которая выше, чем 10 ГГц (частота, используемая для спутниковой связи).

«Удивительно то, что при такой высокой частоте длина звуковой волны даже короче, чем длина световой волны. Это достигнуто впервые на чипе, - сказал Семер Тэдесс, аспирант Физико-астрономического университета Миннесоты и первый автор статьи. - В этом беспрецедентном режиме звук может взаимодействовать со светом наиболее эффективно для достижения высокой скорости модуляции».