技术突破 - 美国科罗拉多大学博尔德分校与桑迪亚国家实验室联合团队研制出一种超微型光学相位调制器 其尺寸几乎只有人类发丝直径的百分之一 能以极低功耗和极高精度操控激光频率 [1] - 该器件利用每秒振荡数十亿次的微波频率振动对激光相位进行精确控制 从而在芯片上高效产生稳定的新激光频率 [1] - 实验显示 该器件在实现相同功能的情况下 微波功耗仅为多种商用调制器的约1/80 [1] 应用价值 - 该技术为未来大规模量子计算机提供核心支撑 在当前主流的离子阱和中性原子阱量子计算方案中 需要通过高度稳定、频率精确的激光束与存储量子信息的单个原子“对话” 激光频率需精确到十亿分之一甚至更高 [1] - 更低的功耗意味着更少的发热 使得更多光学通道可以紧密排列甚至集成在同一块芯片上 从而能够对大量原子所需的激光频率和相位进行统一而精确的协调控制 形成强大且可扩展的原子操控系统 [2] - 该成果有望推动光学技术从体积庞大、能耗高的传统光学器件 迈向高度集成、低功耗的光子芯片平台 [2] 产业影响 - 现有频率调制通常依赖体积庞大的桌面级电光调制器 存在功耗高、发热大、难以扩展到成千上万条光学通道的问题 是制约量子计算规模化的关键瓶颈 [1] - 新型光学相位调制器并非实验室“定制品” 而是完全采用CMOS工艺在晶圆厂中制造 CMOS是现代芯片产业最成熟、最具规模化能力的制造技术 [2]