Los investigadores probaron nanomateriales fonónicos diseñados con un algoritmo genético automatizado que respondía a pulsos de luz con vibraciones controladas. Este trabajo podría ayudar en el desarrollo de sensores y dispositivos informáticos de próxima generación.
La llegada de las computadoras cuánticas promete revolucionar la informática al resolver problemas complejos más rápido que las computadoras clásicas. Sin embargo, las computadoras cuánticas actuales enfrentan desafíos como mantener la estabilidad y transportar información cuántica. Los fonones, que son vibraciones cuantificadas en redes periódicas, ofrecen nuevas formas de mejorar estos sistemas al mejorar las interacciones de los qubits y proporcionar una transferencia de información más confiable. Los fonones también proporcionan una mejor facilitación. Comunicación Dentro de las computadoras cuánticas, una red permite que estén interconectadas. Los materiales nanofónicos, que son nanoestructuras artificiales con propiedades fonónicas específicas, serán esenciales para los dispositivos de comunicación y redes cuánticas de próxima generación. Sin embargo, todavía es un desafío diseñar cristales fonónicos con las propiedades vibratorias deseadas en las escalas nano y micro.
En un estudio publicado recientemente en la revista ACS NanoInvestigadores del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio han probado experimentalmente un nuevo algoritmo genético para el diseño inverso automatizado, que genera una estructura basada en las propiedades deseadas, de nanoestructuras de cristales fonónicos que permiten controlar las ondas sonoras en los materiales. . “Los recientes avances en inteligencia artificial y diseño inverso ofrecen la posibilidad de encontrar estructuras irregulares que presenten propiedades únicas”, explica Michel Diego, autor principal del estudio. Los algoritmos genéticos utilizan la simulación para reevaluar las soluciones propuestas, pasando sus características, o “genes”, a la siguiente generación como óptimas. Se probó un dispositivo de muestra diseñado y fabricado con este nuevo método con experimentos de dispersión de luz para establecer la efectividad del enfoque.
El equipo pudo medir vibraciones en «metacristales» fonónicos bidimensionales, que consistían en una disposición periódica de pequeñas unidades diseñadas. Demostraron que el dispositivo permite la vibración a lo largo de un eje, pero no a lo largo de una dirección perpendicular, por lo que puede usarse para enfoque acústico o guías de ondas. “Al ampliar la búsqueda de mejores estructuras con formas complejas más allá de la intuición humana normal, puede ser posible diseñar de forma rápida y automática dispositivos con un control preciso de las propiedades de propagación de las ondas acústicas”, afirma el autor principal, Masahiro Nomura. Se espera que el enfoque se aplique a dispositivos de ondas acústicas de superficie utilizados en computadoras cuánticas, teléfonos inteligentes y otros dispositivos.
