量子研究员最近取得重要突破，开发出新吉赫兹频率声光相位调制器，尺寸几乎是人类头发直径百分之一。论文发表在《自然通信》期刊，代表量子计算向前迈进一大步。微型设备能精确控制激光频率，对大规模量子计算至关重要。

核心在制造过程，团队采可扩展技术，类似现代计算机、手机及其他电器处理器。科罗拉多大学博尔德分校电机、计算机与能源工程系即将升读博士生的Jake Freedman领导，与教授兼量子工程Karl Gustafson客座教授Matt Eichenfield共同主持，并与桑迪亚国家实验室共同资深作者Nils T. Otterstrom等研究员合作，成功研发高性能且成本可控的微型设备。

芯片会产生吉赫兹频率振动控制激光光束，振动每秒振荡数十亿次，以极高精确度调整激光相位，并产生新频率。新功能对推动量子计算及量子传感、量子网络等新兴应用至关重要。

量子计算依赖精确光学频率控制，研究员需精确激光光束与单原子“对话”执行计算。这要求激光频率必须调整到极高精确度，通常需十亿分之一范围内调整。Freedman表示，能以非常精确频率产生新激光副本是操作基于原子和离子的量子计算机关键。

目前技术依赖大型桌面设备，消耗大量微波功率，无法扩展到将来量子计算数十万个光学信道。Eichenfield指出，将来量子计算机需要更具可扩展性技术，避免使用手工组装设备。

新设备能以大幅低于许多商业调制器微波功率产生新光频率，不仅减少热量，还能单芯片放置更多信道，使芯片成为管理量子计算复杂原子运行的强大系统。

另一个重点是，所有设备均在200mm芯片商用CMOS制造厂生产，将来能大规模生产数千或数百万个相同光子设备，满足量子计算需求。团队正在开发集成光子电路，将频率、过滤和脉冲雕刻集成至同芯片，朝实现完整操作芯片的目标迈进。

团队之后会与量子计算公司合作，测试新芯片用于最先进捕获原子和中性原子量子计算机。Freedman表示，新设备是解开量子计算谜题的最后一块拼图，距离可扩展光子平台已经不远。

（首图来源：Jake Freedman）