聲學設備現在在移動電話和其他電子產品中發揮著關鍵作用，但這些設備通常被動地控制聲波。現在，科學家們首次開發出一種方法，可以對芯片上的聲波進行電氣控制和積極修改，有一天可能會實現更復雜的聲學電路。

現代手機擁有數十種基于壓電晶體的聲學設備，可以將電信號轉換為聲波，反之亦然。這些部件通常用于操縱在固體材料表面產生波紋的聲波。

聲波以聲速傳播，使其比相同頻率的電磁信號慢得多。然而，它們也具有更短的波長。例如，與千兆赫茲電磁波相比，聲波的波長縮短了五個數量級。

聲波的波長相對較短，這意味著它們通常易于在超小型設備中使用。聲表面波（SAW）濾波器通常用于移動電話中，以幫助從擊中其天線的所有無線電波中提取所需的信號。

然而，大多數聲學設備都是無源元件。現在，科學家已經開發出一種電動控制和調整SAW的方法。這也許有一天會為更復雜的基于聲音的設備打開大門，例如聲學集成電路。

在一項新的研究中，研究人員對壓電材料鈮酸鋰進行了實驗。當他們對其施加電場時，他們可以改變鈮酸鋰的彈性，即由于電聲效應而在機械壓力下變形的程度。通過這種方式，他們可以控制在鈮酸鋰上波動的千兆赫茲聲表面波的相位、幅度和頻率。

科學家們不僅表明他們可以在室溫下操縱聲波，而且可以在高于絕對零度幾千分之一的毫開爾文溫度下操縱聲波。“大多數半導體器件不能在這種溫度下工作，但我們的器件工作良好，”該研究的主要作者、布萊克斯堡弗吉尼亞理工學院的Linbo Shao說。

這些發現表明，這一突破可能會在量子計算中找到應用，量子計算通常需要非常冷的溫度來阻止熱量干擾其工作。先前的研究表明，聲子聲能脈沖可能有助于在量子計算機所依賴的量子位或量子位組件之間傳遞信息。

研究人員現在正致力于制造更復雜、更大規模的聲學設備。

“我們設想了一個聲波集成電路的硬件平臺，它可以潛在地用于微波信號處理和量子電路，”Shao說。