《Nature》綜述：光子晶片未來可期

2020-10-09 高分子科學前沿

隨著集成光子技術的日益成熟，在晶片表面構建更大、更複雜的光子電路成為可能。與電子集成電路一樣，光子集成電路（photonic integrated circuits）是在晶片表面實現的。但是與電子集成電路不通的是，光子集成電路主要通過使用晶片上的光波導、光束耦合器、電光調製器、光電探測器和雷射器等儀器來操作光信號，而不是電信號。電子集成電路擅長數字計算，而光子集成電路則擅長傳輸和處理模擬信息。因此，目前光子集成電路主要用於光纖通信、化學，生物或光譜傳感器、計量、經典和量子信息處理等特定應用光子集成電路（application-specific PIC）領域，而能夠適用於各種各樣應用場景的可編程光子集成電路（Programmable PIC），仍然發展緩慢。

近日，比利時根特大學的Wim Bogaerts等人針對光子集成電路的波導網格的核心概念進行了解釋，並闡明了波導網格如何指引光，並執行模擬矩陣和濾波操作。從網格的結構和算法、多種相關技術的堆棧、可編程的光子集成電路的應用以及前景與挑戰幾個方面進行綜述。綜述涵蓋了在線性矩陣運算、量子信息處理和微波光子學等方面的潛在應用，並研究了這些通用晶片是如何通過提供一個更高層次的平臺，在不需要製造定製晶片的情況下，來實現新型光學功能原型的。該研究加速未來光子電路的發展，並以題為「Programmable photonic circuits」的論文發表在最新一期的《Nature》上。

圖1：通用2×2光閘

圖4：用於可編程光子電路的技術堆棧。

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2764-0

來源：高分子科學前沿

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