光子芯片 取得重大进展

近日，由莫纳什大学、皇家墨尔本理工大学和阿德莱德大学的领导团队共同研发出了一种精准控制指甲盖大小的光子集成电路光路的方法。这一重大进展已在Optica杂志上发表，并且建立在先前成功创造世界上第一个自校准光子芯片的团队工作基础之上。

光子学，这一利用光粒子来存储和传输信息的领域，正日益成为支持我们追求更快、更好、更高效和更可持续技术的核心力量。其中，可编程光子集成电路（PIC）在单个芯片内集成了多种信号处理功能，为从光通信到人工智能等广泛应用提供了前景。

随着科技的发展，无论是在下载电影还是在保持卫星轨道上，光子学正在深刻地改变我们的生活方式，将大型设备的处理能力转移到人类指甲盖大小的芯片上。今年早些时候，莫纳什大学等研究团队已经开发出了一种先进的光子电路技术，该技术有望改变光子技术的规模和速度。

随着PIC规模和复杂性的增长，其表征和校准变得越来越具挑战性。近日的研究中，莫纳什大学的Mike Xu教授指出：“我们在芯片上增加了一条通用参考路径，可以稳定精确地测量主力路径的长度（相位、时间延迟）和损耗。”通过发明一种新的方法——分数延迟法，研究团队已经实现了从不需要的信息中分离出关键数据，从而实现更精确的应用。

以前，人们需要通过复杂的外部设备（如矢量网络分析仪）来测量和校准芯片，而这些设备与芯片的连接可能会引入由振动和温度变化引起的相位误差。而现在，通过将参考路径置于实际芯片上，测量不再受到这些相位误差的影响。

莫纳什大学的Arthur Loery教授进一步解释道：“虽然早期我们使用了‘Kramers Kronig’方法来消除误差，但分数法需要的光功率要小得多，才能达到相同的精度。”这意味着我们可以获得对芯片状态的可靠测量，从而准确地为其编程，用于诸如光学计算机中的模式识别或从光通信网络中榨取额外容量等应用。

这项研究是对2020年开始的一项研究的补充，当时的研究开发了一种新型光学微梳芯片，该芯片每秒能够传输30太比特的数据，是澳大利亚全国宽带网络记录数据的三倍。在接下来的发展阶段，研究团队将在ARC光学微梳和突破科学卓越中心（COMBS）内如何使用多种波长来实现光子芯片的超快信息处理和机器智能。阿德莱德大学的安迪博斯博士表示：“光子集成电路的复杂性正在迅速增加，我们开发的技术克服了这一挑战，确保了电路可以稳健地应用于模式识别等应用。”这一突破性的技术进展无疑为我们迈向更智能、更高效的光子时代奠定了坚实的基础。