中国科学院上海微系统所近日在集成光量子芯片领域取得重要进展。研究团队采用“搭积木”式混合集成策略，成功将III-V族半导体量子点光源与CMOS兼容的碳化硅光子芯片异质集成，构建出新型混合微环谐振腔。该结构实现了单光子源的片上局域能量动态调谐，并通过微腔的Purcell效应提升了光子发射效率，为光量子芯片的大规模集成提供了全新解决方案。该研究成果已发表在《光：科学与应用》上，为光量子网络实用化奠定了基础。

💡该研究团队创新性地提出了“搭积木”式的混合集成方案，采用微转印技术，将含InAs量子点的GaAs波导精准堆叠至4H-SiC电光材料制备的微环谐振腔上，克服了量子点光源与微腔片上集成的技术瓶颈。

🔬通过低温共聚焦荧光光谱测试，研究发现GaAs与4H-SiC异质波导的高精度对准集成使得光场通过倏逝波耦合在上下波导间高效传输，形成“回音壁”模式的平面局域光场，腔模品质因子达到7.8×103，展现了优异的光场局域能力。

🔥该研究在芯片上集成微型加热器，实现了量子点激子态光谱的4nm宽范围调谐，并通过片上热光调谐使腔模与量子点光信号达到精准匹配，实现了微腔增强的确定性单光子发射，实验测得Purcell增强因子为4.9，单光子纯度高达99.2%。

🔗研究在4H-SiC光子芯片上制备出两个间距250μm的量子点混合微腔，通过独立局域调谐，克服了量子点生长导致的固有频率差异，实现了不同微腔间量子点单光子信号的频率匹配，兼具高纯度与CMOS工艺兼容性。

IT之家 2 月 19 日消息，中国科学院今日宣布，上海微系统与信息技术研究所在集成光量子芯片领域取得重要进展。

该研究团队采用“搭积木”式的混合集成策略，将 III-V 族半导体量子点光源与 CMOS 工艺兼容的碳化硅（4H-SiC）光子芯片异质集成，构建出新型混合微环谐振腔。

这一结构实现了单光子源的片上局域能量动态调谐，并通过微腔的 Purcell 效应提升了光子发射效率，为光量子芯片的大规模集成提供了全新解决方案。相关研究成果已于 2 月 14 日发表在《光：科学与应用》上（IT之家附 DOI:10.1038 / s41377-024-01676-y）。

针对量子点光源与微腔片上集成的技术瓶颈，该团队创新性地提出了“搭积木”式的混合集成方案。这一方案采用微转印技术，将含 InAs 量子点的 GaAs 波导精准堆叠至 4H-SiC 电光材料制备的微环谐振腔上。

低温共聚焦荧光光谱测试发现，得益于 GaAs 与 4H-SiC 异质波导的高精度对准集成，光场通过倏逝波耦合在上下波导间高效传输，形成“回音壁”模式的平面局域光场。该结构的腔模品质因子达到 7.8×10³，仅比原始微环下降约 50%，展现了优异的光场局域能力。

进一步，该研究在芯片上集成微型加热器，实现了量子点激子态光谱的 4nm 宽范围调谐。这一片上热光调谐能力使腔模与量子点光信号达到精准匹配，实现了微腔增强的确定性单光子发射。实验测得 Purcell 增强因子为 4.9，单光子纯度高达 99.2%。

为验证这一技术的扩展潜力，该研究在 4H-SiC 光子芯片上制备出两个间距 250μm 的量子点混合微腔。研究通过独立局域调谐，克服了量子点生长导致的固有频率差异，实现了不同微腔间量子点单光子信号的频率匹配。

该工作在 4H-SiC 芯片上同步实现了光源调谐、Purcell 增强与多节点扩展，兼具高纯度与 CMOS 工艺兼容性。结合 4H-SiC 优异的电光调制特性，该技术有望推动光量子网络向实用化迈进。