中国科学院在光子芯片技术上取得重大突破

文章标题：上海微系统研究所重大突破：新型混合集成光量子芯片引领量子技术新革命

IT之家报道，中国科学院上海微系统与信息技术研究所在集成光量子芯片领域取得重大进展。
该研究团队通过创新性的搭积木式混合集成策略，成功构建了新型混合微环谐振腔，为光量子芯片的大规模集成提供了全新的解决方案。
相关成果已发表在《光：科学与应用》上。

一、创新混合集成策略：搭积木式构建新型微环谐振腔

研究团队采用了一种创新的搭积木式混合集成方法，成功将III-V族半导体量子点光源与CMOS工艺兼容的碳化硅（4H-SiC）光子芯片进行异质集成。
这种策略通过微转印技术，将含InAs量子点的GaAs波导精准堆叠至4H-SiC电光材料制备的微环谐振腔上。
这一技术的突破，使得量子点光源与微腔的片上集成成为可能。

二、高精度对准集成：实现高效回音壁模式光场局域化

通过低温共聚焦荧光光谱测试发现，GaAs与4H-SiC异质波导的高精度对准集成，使得光场通过倏逝波耦合在上下波导间高效传输，形成回音壁模式的平面局域光场。
这一回音壁模式光场具有优异的光场局域能力，其腔模品质因子达到7.8×10，仅比原始微环下降约50%。
这为后续的光量子操作提供了坚实的基础。

三、片上热光调谐技术：实现量子点激子态光谱的精准匹配

研究团队进一步在芯片上集成了微型加热器，实现了对量子点激子态光谱的4nm宽范围调谐。
这一片上热光调谐技术使得腔模与量子点光信号达到精准匹配，从而实现了微腔增强的确定性单光子发射。
实验测得Purcell增强因子为4.9，单光子纯度高达99.2%，这一突破性的技术进展将极大地推动量子信息处理的效率和准确性。

四、多节点扩展与CMOS工艺兼容性：推动实用化光量子网络的发展

为了验证这一技术的扩展潜力，研究团队在4H-SiC光子芯片上制备出两个间距250μm的量子点混合微腔。
通过独立局域调谐，克服了量子点生长导致的固有频率差异，实现了不同微腔间量子点单光子信号的频率匹配。
这一工作不仅在4H-SiC芯片上同步实现了光源调谐、Purcell增强，而且实现了多节点扩展，兼具高纯度和CMOS工艺兼容性。
结合4H-SiC优异的电光调制特性，这一技术有望进一步推动光量子网络向实用化迈进。

五、结语：引领量子技术新革命

上海微系统与信息技术研究所的这一重大突破，不仅为光量子芯片的大规模集成提供了新的解决方案，也为实现实用化的光量子网络奠定了基础。
这一技术的创新性和优越性，让我们看到了量子技术的新未来。
随着研究的深入和技术的进步，我们有理由相信，这一技术将在未来引领量子技术的新革命，推动科学技术的发展达到新的高度。

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