[科技日报]我国光量子芯片技术从跟跑转向并跑( 二 ) 摩尔定律提出后的半个多世纪

　　此前的飞秒激光直写技术主要集中在构建二维光子线路上，但对于大算力的光量子芯片来说，三维集成的优势更明显，这可以让芯片中的量子系统复杂度更高、维度更大、节点更多，从而提高量子计算的算力。金贤敏表示，从2014年起，他开始带领团队用飞秒激光直写技术攻克三维集成技术。

　　所谓飞秒激光直写，是在几百飞秒时间内，将一个脉冲的能量释放在芯片基底的每个焦点附近，通过移动激光，在芯片中写出光子线路。因为激光脉冲非常短，直写时能量在几百飞秒时间内被吸收，所以热量还没有来得及散发就以改变材料属性的方式固化下来，我们就可以很平滑地改变芯片内部的性质，形成高品质的光子线路。金贤敏说。

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　　然而，激光汇聚到芯片中，在不同的深度，被芯片吸收的程度不同，导致呈现不同的特性。为了将量子光信号束缚住，从2014年到2018年，金贤敏和团队成员一起翻看文献，研究复杂的技术特点，不断设计激光走向、编写代码、调整波导中光束的折射率，生成自己的秘密配方。

　　由于面向光量子信息的直写技术和工艺完全自主研发，制备芯片的效率也大大提高，例如直写单个阵列2401根波导的芯片，我们的团队只需要1天，而当时英国的团队可能需要半年，而且他们制备的波导阵列基本为二维，且波导数仅有几百个。此外，刻蚀后的芯片，光子演化的损耗能控制在0.16分贝/厘米，低于国际平均水平的0.2分贝/厘米。

　　这4年，金贤敏甘坐冷板凳，他没有急于发表论文，只要不出差，在上海工作时，有三分之一的时间都会通宵。他说，在电子芯片时代，我国在芯片的制备和封装等环节受制于人，而研发飞秒激光直写技术，正是要推动光量子芯片制备环节的突破。

　　光量子集成技术可用于制药、成像、黑洞模拟

　　在量子计算领域，量子行走是专用量子计算的重要内核。在光量子芯片实验过程中，金贤敏团队设计的三维波导阵列实现了二维连续量子行走。量子达到至少100多个行走步径，突破了过去所有的量子行走实验纪录。