中科院重磅突破：碳化硅芯片实现高效集成量子光源

中国科学院近日宣布了来自上海微系统与信息技术研究所的重要科研进展，该研究在光量子芯片技术领域取得了显著突破。通过创新的“搭积木”式混合集成策略，研究团队成功将III-V族半导体量子点光源与碳化硅（4H-SiC）光子芯片进行了高效异质集成。这一重大进展，将为量子信息技术的发展和光子学应用开辟新的可能性。

这一研究成果的关键在于采用了前所未有的微转印技术，团队以InAs量子点为基础，通过微结构加工技术，将GaAs波导精确堆叠至4H-SiC电光材料制成的微环谐振腔上。这种独特的集成方式有效克服了将量子点光源与微腔片上集成的技术难题，实现了高效的光场传输，成为量子光子学研究的一重要里程碑。

经过低温共聚焦荧光光谱测试，研究小组发现，GaAs与4H-SiC异质波导之间的高精度对准集成使得光场能够在波导中高效传播，形成“回音壁”模式的局域光场。实验中的腔模品质因子高达7.8×10^3，这一数值相比于原始微环的品质因子仅下降约50%，展示出优异的光场局域能力。

为了进一步提升光子发射性能，研究团队创新性地在芯片上集成了微型加热器，通过热光调谐技术使量子点激子态光谱实现了4nm的宽范围调谐。创新的量子点激光器能够将腔模与量子点光信号精准匹配，从而实现了微腔增强的确定性单光子发射，实验证明其Purcell增强因子达到4.9，单光子纯度更是高达99.2%。

该研究成果已在《光：科学与应用》期刊上发表，标志着我国在集成光量子芯片技术领域的重大进展。这一成果不仅为光量子芯片的大规模集成开辟了全新解决方案，也为未来量子信息技术的发展奠定了坚实基础。

展望未来，随着量子通信、量子计算等量子信息技术的快速发展，集成化光量子芯片的研究将变得更加重要。此次中科院的突破，展示了中国在全球量子技术竞争中的不断进步，也为推动相关应用的商业化落实提供了新的动力。可以预见，这项技术将为各行各业带来显著的影响，尤其是在通信安全、计算速度等方面，为我们的生活带来前所未有的变化。