【产通社，2月20日讯】中国科学院（Chinese Academy of Sciences）官网消息，上海微系统与信息技术研究所在集成光量子芯片研究方面取得进展。该研究采用“搭积木”式混合集成策略，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。

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7.8×10-3，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。

近日，相关研究成果以A hybrid single quantum dot coupled cavity on a CMOS-compatible SiC photonic chip for Purcell-enhanced deterministic single-photon emission为题，发表在《光：科学与应用》（Light: Science & Applications）上。

查询进一步信息，请访问官方网站查询进一步信息，请访问官方网站http://www.cas.cn/syky/202502/t20250218_5047358.shtml，以及https://www.nature.com/articles/s41377-024-01676-y#Sec8。（Robin Zhang，产通数造）    （完）