Harnessing parity-time (PT) symmetry with balanced gain and loss profiles has created a variety of opportunities in electronics from wireless energy transfer to telemetry sensing and topological defect engineering. However, existing implementations often employ ad-hoc approaches at low operating frequencies and are unable to accommodate large-scale integration. Here, we report a fully integrated realization of PT-symmetry in a standard complementary metal-oxide-semiconductor technology. Our work demonstrates salient PT-symmetry features such as phase transition as well as the ability to manipulate broadband microwave generation and propagation beyond the limitations encountered by exiting schemes. The system shows 2.1 times bandwidth and 30 percentage noise reduction compared to conventional microwave generation in oscillatory mode and displays large non-reciprocal microwave transport from 2.75 to 3.10 gigahertz in non-oscillatory mode due to enhanced nonlinearities. This approach could enrich integrated circuit (IC) design methodology beyond well-established performance limits and enable the use of scalable IC technology to study topological effects in high-dimensional non-Hermitian systems.


翻译:利用对等时间(PT)对称法与均衡损益分布在电子学方面创造了各种机会,从无线能源转让到遥测遥感和地形缺陷工程,然而,现有的实施措施往往在低操作频率上采用临时操作方法,无法容纳大规模集成。在这里,我们报告说,在标准的补充金属-氧化-半导体技术中完全综合地实现了PT对称法。我们的工作显示了PT对称法的突出特征,如阶段过渡以及超越退出计划所遇到限制来操作宽带微波的生成和传播的能力。该系统显示,与常规微波生成相比,在悬浮模式中带带宽度为2.1倍,噪音减少30个百分点,并显示由于非线性增强,在非悬浮模式中从2.75至3.10千兆赫的大规模非对等微波传输。这一方法可以使综合电路设计方法超出既定的性能限度,并能利用可扩展的IC技术来研究高尺寸非人类系统中的表层效应。

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