英國科學家突破光學晶片製造瓶頸 開啟量子通訊新紀元

蘇格蘭斯特拉斯克萊德大學研究團隊近日發表一項重大技術突破，開發出可精準組裝微米級光控裝置的新方法，為量子技術、通訊與感測領域的高階光學系統量產鋪平道路。這項發表於《自然通訊》期刊的研究成果，將徹底改變次世代光學晶片的製造方式。

研究聚焦於光子晶體共振腔（PhCCs）這類能精密控制光線的微結構元件。這些僅有微米大小的光學元件，正是量子電腦到光子人工智慧等尖端技術不可或缺的關鍵元件。然而過去受限於製程中產生的奈米級誤差，導致每個元件的光學特性產生顯著差異，使得直接在晶片上製造大量相同規格的元件陣列成為不可能任務。

斯特拉斯克萊德團隊開發的革命性方法，能夠將PhCCs從原始矽晶圓上分離，並依據即時光學特性測量結果，精準地重新排列到新晶片上。研究人員運用團隊自行設計建造的半導體整合系統，以前所未有的精度和效率操作這些微觀光子元件。

論文主要作者肖恩·博默博士興奮地表示：「這是全球首套能在整合過程中同步進行光學測量的系統。過去組裝這些元件就像在玩不知道積木顏色的樂高，現在我們能在組裝時即時檢測效能，這為設計更高效複雜的系統開創全新可能。」

在一次實驗中，團隊就成功依據共振波長（材料最能吸收或傳遞的特定光波波長）轉移並排序了119個PhCCs，打造出傳統方法無法實現的客製化陣列。這套整合平臺更首度讓研究人員能觀察元件在轉印過程中的動態反應，發現從秒到小時時間尺度下的彈性與塑性機械效應。

兼任弗勞恩霍夫研究所與英國皇家工程院晶片級光子學講座教授的麥可·斯特蘭教授補充：「這種在製造後重新排列微觀元件的能力，是將它們整合至更大規模電路的關鍵突破。我們正致力於將各類半導體元件組裝到單一晶片上，為通訊、量子應用、感測等領域打造更複雜的高效能系統。」

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