首款混合式量子晶片亮相，結合電子、光學與量子控制於 45 奈米製程

美國波士頓大學、加州大學柏克萊分校與西北大學組成的研究團隊，成功打造出全球首顆整合量子光源與控制電子元件的混合晶片，並以商業化 45 奈米 CMOS 製程完成原型製作，在量子晶片開發上邁出關鍵一步。

研究成果已發表於《Nature Electronics》期刊。團隊運用矽基「微環共振器」做為量子光源，透過非線性光學效應產生「相關光子對」（Correlated Photon Pairs），為量子通訊、感測與運算等應用提供關鍵量子位元（Qubit）。

Qubit 的最大挑戰在於穩定性差，容易受環境微幅波動干擾，造成運算錯誤，進而拉高冷卻與環控成本。為解決此問題，團隊在每個共振器內建光電感測器與微型加熱器，結合晶片上的控制邏輯，可即時監控並自動校準共振頻率，即使面對溫度與電磁干擾，也能穩定產出量子光。

此設計讓晶片具備「自我監控、自我校準」能力，顯著提升穩定性，為量子裝置導入封裝整合與規模擴展奠定基礎。

隨著量子技術持續受到關注，這類晶片未來有望應用於安全通訊網路、高階感測設備與量子電腦架構。特別是在量子網路中，穩定產出並控制光子對的元件將是關鍵基礎；而在感測與運算場景中，具備即時控制與片上整合能力的模組，也有助於提升系統穩定性與準確度。

儘管本次技術整合具高度潛力，但目前仍處於單一樣品階段，尚未進入大規模製造。研究團隊尚未公開完整製造成本、良率與實際量子運算應用表現。

未來若要進一步推動產業落地，仍須仰賴跨領域技術整合與應用場景驗證，才能將此量子晶片從原型推向成熟商品化。

• World’s First Hybrid Chip Combines Electronics, Photonics, and Quantum Power

（首圖為示意圖，來源：shutterstock）

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(责任编辑：郑欣宜)