La transmisión de señales mediante sonido supera a los circuitos electrónicos

Nanotecnología
Equipo Editorial del Sitio Web de Innovación Tecnológica - 10 de julio de 2025

La tecnología acústica tiene un amplio alcance en cuanto a dimensiones del chip y su diseño. [Imagen: Xiang Xi et al. - 10.1038/s41586-025-09092-x]
Tecnología acústica
Cuando un percusionista toca un tambor, hace vibrar el parche, y esta vibración contiene una señal que podemos interpretar como música. Cuando el tambor deja de vibrar, la música termina o, en términos físicos, perdemos la señal.
Pero también podemos utilizar tambores muy pequeños para otras cosas, como un qubit mecánico para ordenadores cuánticos , un resonador que muestra fenómenos cuánticos a macroescala o, de forma más general, para almacenar datos digitales en las vibraciones de un tambor cuántico .
Fue en estas aplicaciones más avanzadas donde Xiang Xi y sus colegas de la Universidad de Copenhague (Dinamarca) innovaron, creando un parche de tambor ultrafino, de unos 10 mm de ancho. Y ni siquiera es liso, sino que está perforado con multitud de agujeros triangulares.
El resultado es impresionante: el tambor fabricado con esta membrana permite que las vibraciones se propaguen por toda la membrana vibratoria prácticamente sin pérdidas. De hecho, la pérdida es tan baja que este tambor transmite información con mucha mayor eficacia que el procesamiento de señales realizado por los mejores circuitos electrónicos disponibles.

Ampliación de la membrana, hecha de nitruro de silicio. Los colores representan el movimiento fuera del plano: el rojo indica que una parte de la membrana se mueve hacia arriba y el azul, que una parte se mueve hacia abajo. [Imagen: Albert Schliesser/Xiang Xi]
Transmisión mecánica de señales
Para usar el tambor para transmitir información, esencialmente una transmisión mecánica de datos, la señal consiste en fonones , cuasipartículas que pueden considerarse vibraciones en un material sólido. Los átomos vibran y chocan entre sí, por así decirlo, transportando una señal dada a través del material; aquí es donde entra en juego la pérdida de señal.
Si la señal pierde fuerza, o se pierden partes de la señal en forma de calor o vibraciones incorrectas, acaba por no ser posible decodificarla correctamente, lo que dificulta la creación de componentes acústicos e incluso la computación acústica , una forma alternativa de computación que promete resolver problemas electrónicamente incomputables –hoy incluso se habla de fonónica , un tipo de electrónica que trabaja con fonones, en lugar de electrones–.
En este caso, la pérdida se mide como una disminución de la amplitud de la onda sonora a medida que atraviesa la membrana. El equipo descubrió que una membrana llena de orificios muy precisos (orificios triangulares) transporta las vibraciones con mucha mayor eficacia que una membrana lisa.
Cuando los investigadores enrutaron la señal a través de su membrana perforada —y alrededor de los agujeros, donde la señal cambia de dirección—, la pérdida fue de aproximadamente un fonón entre un millón. A modo de comparación, la amplitud de las fluctuaciones de corriente en un circuito electrónico similar disminuye unas cien mil veces más rápido.

Usos múltiples
El equipo no trabajaba en una aplicación específica, pero las posibilidades de este avance son amplias. Las computadoras cuánticas, por ejemplo, se basan en la transferencia ultraprecisa de señales entre sus diferentes componentes, y la transferencia acústica es uno de los diversos mecanismos que se investigan.
Otro campo de aplicación son los sensores que, por ejemplo, pueden medir las fluctuaciones biológicas más pequeñas en nuestro propio cuerpo, donde la transmisión de señales también es crucial. Pero incluso la investigación básica se interesará por la membrana, por ejemplo, para probar la incertidumbre de Heisenberg .
"Ahora mismo, queremos experimentar con el método para ver qué podemos lograr con él. Por ejemplo, queremos construir estructuras más complejas y ver cómo podemos hacer que los fonones se muevan a su alrededor, o construir estructuras donde podamos hacer que los fonones colisionen como coches en una intersección. Esto nos dará una mejor comprensión de lo que es posible en última instancia y cuáles son las nuevas aplicaciones", dijo el profesor Albert Schliesser, cuyo equipo disfruta ampliando los límites de las mediciones .
Artículo: Una guía de ondas topológica de fijación suave para fonones
Autores: Xiang Xi, Ilia Chernobrovkin, Jan Kosata, Mads B. Kristensen, Eric Langman, Anders S. Sørensen, Oded Zilberberg, Albert Schliesser Revista: NatureDOI: 10.1038/s41586-025-09092-xOtras noticias sobre:
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