하버드 존 A. 폴슨 공학 및 응용과학대학원(Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences) 연구팀이 공식 보도자료를 통해 세계 최초로 음파로 데이터를 전송하는 컴퓨터 칩 개발에 성공하였다고 발표했다.
보통 컴퓨터 칩은 전자를 전자를 변조하여 데이터를 전송하고 처리한다. 데이터를 1과 0의 컴퓨터 언어로 인코딩하는 트랜지스터를 통해 수행되며, 하나는 고전류로, 다른 하나는 저전류로 표현한다. 또, 광자 칩은 빛의 입자인 광자를 변조한 뒤 데이터를 전송하는 도파관으로 보낸다.
연구팀이 개발한 음파 칩은 기존 칩의 몇 가지 장점을 더하고, 광자 칩처럼 데이터를 전송하도록 음파를 추가했다.
음파는 주파수가 같은 전자파보다는 느리다. 그러나 연구팀은 짧은 음파가 나노 크기의 구조물에 갇히기 쉬우며, 갇힌 시스템과 강한 상호작용을 한다고 설명했다.
연구팀은 니오브산 리튬(lithium niobate)을 사용해, 칩에서 음파를 제어하는 온칩(on chip) 전자 음향 변조기를 제작했다. 변조기는 전기장을 적용해, 음파의 위상과 진폭, 주파수를 제어한다.
이번 연구를 이끈 마르코 론카르(Marko Loncar) 전자공학과 교수 네이처 일레트로닉스에 게재한 논문을 통해 “음파는 양자 정보 처리 방식과 기존 정보 처리 방식 측면에서 똑같이 정보 전달 수단으로 활용하기 좋다. 하지만 손실이 적은 상태를 유지하여 음파를 제어할 수 없어, 음파 통합 서킷을 개발하는 데 어려움이 있었다”라며, “이번 연구를 통해 통합 니오브산 리튬 플랫폼에서 음파를 제어하면서 음파 통합 서킷 개발에 한 단계 더 가까워졌다”라고 설명했다.
린보 샤오(Linbo Shao) 박사후 연구원은 이번 연구와 관련, “니오브산 리튬을 활용한 전자 음향 변조기 제작 작업 덕분에 양자 컴퓨터와 고전 컴퓨터의 음파 사용 수준을 향상할 수 있었다. 기존 음향 장비는 수동적이었으나 이제는 전자 변조기로 음향 기기를 능동적으로 튜닝할 수 있다. 음향 기기를 이용한 마이크로파 신호 처리 발전 시 많은 기능을 구현하는 데 도움이 될 것이다”라고 말했다.
한편, 해외 IT 전문 매체 인터레스팅 엔지니어링에 따르면, 연구팀은 추후 더 복잡한 대형 음파 서킷과 양자 시스템을 개발할 계획이다. 또, 샤오 연구원은 현재 연구팀이 음파 기반 장비와 차세대 마이크로웨이프 신호 처리 서킷, 온칩 네트워크와 다양한 양자 시스템을 연결하는 인터페이스 향상 방법을 연구 중이라고 전했다.
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