【产通社，3月21日讯】虽然光子芯片在通信速度和带宽方面相比电子芯片有优势，但大部分光线仍停留在芯片上，被光纤困住，难以高效地向外界传输。如果能快速且精准地将大量光线从芯片中发射出来，摆脱线束缚，就能为更高分辨率的显示屏、更小型激光雷达系统、更精密的3D打印机或更大规模的量子计算机打开大门。

现在，麻省理工学院及其他机构的研究人员开发了一类新型光子器件，能够以可扩展的方式精确地将芯片中的光广播到自由空间。他们的芯片采用一系列微观结构向上弯曲，宛如微小发光的滑雪跳台。由麻省理工学院的德克·英格伦领导的研究人员，能够精确控制成千上万个微小结构同时发射的光。

利用这个新平台投射出细致的全彩图像，大小大约只有一粒食盐的一半。以这种方式运用，这项技术有望助力轻量化增强现实眼镜或紧凑型显示屏的开发。研究人员还展示了如何利用光子“滑雪跳跃”精确控制量子计算系统中的量子比特（qubits）。

芯片上，光通过导线传播，在研究人员开发的自由空间世界中，光可以随心所欲地传播。这两个世界之间的连接长期以来一直是个挑战。但现在，有了这个新平台，我们可以制造数千束可单独控制的激光束，这些激光束可以在一次射击中与芯片外的世界互动。

现有用于发射和引导光子芯片光的方法通常只能同时使用少量光束，无法扩展到能与数百万量子比特交互。

为了打造可扩展的平台，研究人员开发了一种新的制造技术。他们的方法制造出具有微小结构的光子芯片，这些结构从芯片表面向上弯曲，用以将激光束照射到自由空间。

他们通过用两种不同材料制作两层结构，建造了这些微型“滑雪跳台”以照明。每种材料在高温制热后冷却时膨胀方式不同。一种新型光子芯片具有微观结构阵列，这些结构向上弯曲，宛如微小发光的滑雪跳台。研究人员可以精确控制数千个此类结构同时发射的光。资料来源：麻省理工学院。

研究人员设计了每层结构的特殊图案，使得当温度变化时，材料间应变差使整个结构在冷却时向上弯曲。它的原理类似于传统的恒温器，传统恒温器使用由两块金属材料组成的线圈，根据房间温度弯曲和展开，从而触发暖通空调系统。

它们可以发射不同颜色的光，并通过调整光的频率来调整发射图案的密度。通过这种方式，他们本质上可以用光在自由空间中绘制画面。

由于单个光点或像素极其微小，研究人员可以利用该平台生成极高分辨率的显示。例如，Wen表示，凭借他们的技术，3万个像素可以容纳在智能手机显示屏上仅容纳两个像素的区域。

除了高分辨率显示器和配备基于钻石的量子比特的大型量子计算机外，该方法还可用于制造足够小巧、能装载于微型机器人上的激光雷达。它还可以用于3D打印工艺，利用激光固化树脂层来制造物体。由于芯片能极快产生可控光束，可以大幅提升打印速度，使用户能够制作更复杂的物品。

未来，研究人员希望扩大系统规模，进行更多光的产额和均匀性实验，设计一个更大的系统，用“滑雪跳跃”捕捉来自一系列光子芯片的光，并进行稳健性测试以了解设备的使用寿命。查询进一步信息，请访问官方网站www.doi.org/10.1038/s41586-025-10038-6。（镨元素，产通数造）