تحقق 6G با امواج صوتی دوار هیبریدی

به گزارش ایسنا، یک مطالعه جدید جفت قوی بین امواج صوتی و اسپین را در گارنت آهن ایتریوم نشان می دهد که پنجره ای را برای پردازش سیگنال انعطاف پذیر 6G باز می کند.

به گفته هوش مصنوعی، فیلترهای فرکانس صوتی به گوشی‌های هوشمند کمک می‌کنند سیگنال‌های شبکه‌های سلولی، Wi-Fi و GPS را جدا کنند.

اکنون محققان RPTU Kaiserslautern-Landau می گویند که آنها یک اثر فیزیکی جدید را نشان داده اند که می تواند بر سیستم های ارتباطی آینده تأثیر بگذارد.

کار آنها نشان می دهد که امواج آکوستیک مینیاتوری می توانند به شدت با امواج چرخشی در داخل گارنت آهن ایتریوم جفت شوند و امواج هیبریدی در محدوده گیگاهرتز تشکیل دهند.

این کشف به مسیری ممکن برای فیلترهای انعطاف پذیر و قابل تنظیم مناسب برای استانداردهای نوظهور 6G اشاره می کند.

توسعه امواج صوتی سطحی

امواج صوتی سطحی یا SAW میلیاردها بار در روز در دستگاه های تلفن همراه استفاده می شود و به طور طبیعی در زلزله رخ می دهد.

تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور ماتیاس ویلر در تلاش است تا این فناوری آشنا را با ترکیب آن با فیزیک چرخش وارد قلمرو جدیدی کند.

وایلر می گوید که امواج صوتی نه تنها از طریق هوا، بلکه از طریق ماده نیز می توانند حرکت کنند. با انجام این کار، اتم های شبکه این ماده نوسان می کنند.

او توضیح داد که الکترون‌های این اتم‌ها دارای اسپین‌های کوانتومی هستند که به ارتعاشات نیز پاسخ می‌دهند و با این برهمکنش، امواج صوتی در یک ماده می‌توانند امواج اسپینی تولید کنند که مواد به صورت مغناطیسی مرتب شوند.

برای مطالعه این اثر، محققان از گارنت آهن ایتریوم، یک عایق فرومغناطیسی که به دلیل طول عمر موج چرخشی طولانی اش شناخته شده است، استفاده کردند. این باعث می شود که برای مشاهده برهمکنش های میکروسکوپی بین تحریکات صوتی و مغناطیسی مناسب باشد.

آزمایش‌ها نشان داد که این سیستم برانگیختگی‌های ترکیبی به نام «پلارون‌های مگنون» در یک تشدیدکننده سطح آکوستیک نانوساختار ایجاد می‌کند.

کوین کوئنستل، نویسنده ارشد این مقاله گفت: ما مشاهده کردیم که جفت شدن مکانیکی کوانتومی اسپین و صدا می تواند منجر به تشکیل یک موج کایمریک جدید شود که نه موج صوتی است و نه موج اسپین. در این برانگیختگی، چرخش و صدا دیگر نمی توانند از هم جدا شوند، بلکه به طور همزمان وجود دارند.

محققان دریافتند که این موج هیبریدی به صورت دوره ای بین حالت صوتی و اسپین در نوسان است.

سرعت نوسان به فرکانس رابی معروف است. در این مطالعه، این فرکانس از تمام سطوح تلفات دستگاه فراتر رفت که محققان آن را به عنوان شواهد واضحی از ساختار جفت قوی شناسایی کردند.

یک مدل نظری توسعه یافته با گروه پروفسور آکاشدیپ کامرا از یافته های تجربی پشتیبانی می کند. این مدل به تعیین کمیت قدرت اتصال کمک کرد و رفتار مشاهده شده را با جزئیات توضیح داد.

پتانسیل برای اجرای فیلترهای 6G

به گفته این تیم، نتیجه این مطالعه ترکیبی از دو فناوری اساسی مایکروویو است.

پروفسور ویلر می گوید: تحریکات هیبریدی اسپین-آکوستیک ما دو ستون فناوری مایکروویو معروف به فیلترهای صوتی و عایق های فریمغناطیسی را با هم ترکیب می کنند. این رویکرد می‌تواند فیلترهای فرکانس را که در حین استفاده تنظیم می‌شوند اجازه دهد.

این قابلیت می‌تواند از معماری‌های ارتباطی 6G آینده که به مدیریت سیگنال انعطاف‌پذیر و پاسخگو بستگی دارد، پشتیبانی کند.

این پروژه از سوی شورای تحقیقات اروپا و بنیاد تحقیقات آلمان حمایت مالی دریافت کرد.

این تحقیق در مجله Nature Communications منتشر شده است.

انتهای پیام