Схема топологического поверхностного акустического волновода. SAW показан красными и белыми полосами, которые переходят в узор металлического столба. Верхний (синий) и нижний (зеленый) узоры столбов обладают отличными топологическими акустическими свойствами. В результате на границе раздела между ними возникает характерная мода ПАВ. В эксперименте режим ПАВ визуализировался непосредственно с помощью сканирующей микроволновой импедансной микроскопии (коричневый). Кредит: Йоичи Нии

Как следует из их названия, поверхностные акустические волны (ПАВ) представляют собой тип акустической волны, в которой амплитуда вибрации сосредоточена на поверхности материала. ПАВ можно возбуждать и обнаруживать на пьезоэлектрических подложках, кристаллах, способных генерировать электричество при сжатии или вибрации. Электрические компоненты, известные как устройства на ПАВ, используют это и обеспечивают частотную фильтрацию и определение в обычных электронных устройствах, таких как мобильные телефоны и сенсорные датчики. Но одним из недостатков устройств SAW является то, что они потребляют много энергии и, таким образом, расходуют заряд батареи.

Команда, в которую входили Ёити Нии и Ёсинори Оносэ из Института исследования материалов Университета Тохоку, создала топологический волновод как решение этой проблемы.

Волноводы — это устройства, которые переносят или направляют волны в пространственно ограниченной области. Топологические волноводы — это недавняя разработка, которая снижает потери энергии и позволяет управлять волнами уникальными способами. Топологическая природа волновода команды сводит к минимуму потребление энергии и может значительно продлить срок службы батареи наших телефонов и другой электроники.

Дополнительным преимуществом этого волновода было то, что его было легко создать, и он был совместим с современной технологией устройств на ПАВ. «Реализация нашего волновода заключается в простом изготовлении наноразмерных узоров на поверхности пьезоэлектрической подложки», — говорит Нии.

Волновод может привести к дальнейшим прорывам в квантовых технологиях. «Технологии на основе ПАВ также привлекли внимание исследователей, изучающих способы расширения границ квантовых вычислений», — добавляет Нии.