В кристалле можно запустить звук такой высокой частоты, что человеческое ухо его не услышит, — и заставить этот звук бегать по кругу, как поезд по кольцевой дороге. Инженеры взяли тонкую плёнку нитрида кремния, нанесли её на подложку из ниобата лития и вырезали в ней дорожки для звуковых волн. Получилась звуковая микросхема размером с ноготь, в которой волны частотой около миллиарда колебаний в секунду движутся почти без потерь.
Главная деталь схемы — кольцевой резонатор, звуковое «кольцо», по которому волна может кружить очень долго. На его основе собрали генератор: устройство, выдающее электрический сигнал строго одной частоты, как метроном, который не сбивается. Частота — 1 гигагерц, миллиард колебаний в секунду. Точность оказалась высокой: фазовый шум (дрожание частоты) на отстройке 100 кГц составил -159 дБн/Гц — это уровень лучших кварцевых генераторов, но в сотни раз меньших размеров.
Такие звуковые чипы открывают дорогу к квантовым приборам, где звук служит посредником между сверхпроводящими кубитами и фотонами. Звуковая волна в кристалле может хранить квантовую информацию дольше, чем электрический сигнал в проводе, и передавать её без нагрева. Возможно, будущие квантовые компьютеры будут жужжать на частотах, которые мы не слышим, но которые управляют их вычислениями.
Частота 1 ГГц — это в миллион раз выше самого высокого звука, который слышит человек (около 20 кГц). Если бы такая волна шла по воздуху, её длина была бы меньше трети миллиметра.
В романе Артура Кларка «Свет иных дней» червоточины передают звук через кристаллическую решётку — похоже на то, как звуковые волны бегут по нитриду кремния в этой работе.