光子量子芯片被廣泛視為實現光學量子信息技術實際部署的關鍵路徑。當今主流光子量子芯片通常依賴通過非線性光學過程生成的概率單光子源，但光子的某些概率特性會導致發射效率較低，并使多光子量子比特的制備極具挑戰性。

相比之下，固態原子具有原子狀的兩能級結構，能夠實現確定性且高效的單光子發射——這是芯片上多光子量子比特生成的理想基礎。然而，固態量子發射器面臨重大障礙，包括非均勻譜展寬和缺乏高效的混合集成技術，限制了其在大規模片上集成和量子網絡中的潛力。

為應對這些挑戰，中國科學院上海微系統與信息技術研究院（SIMIT）聯合中山大學和中國理工大學開發了一種混合集成光子量子芯片，結合了確定性固態原子單光子源（半導體量子點）與低損耗鈮酸鋰薄膜。他們引入了一種新的片上局部應力工程方法，該方法通過鐵電域工程在鋰鈮酸鹽薄膜中實現，實現了量子點發射光譜的廣域、高動態和可逆微調。

團隊還推進了高精度“微轉印”混合集成方法，精度達納米級，實現了多達20個確定性量子點單光子源的同步芯片集成和光譜調諧。基于材料功能和混合芯片架構的創新，研究人員展示了空間分離的量子點單光子發射體之間的片上量子干涉——這是邁向可擴展片上量子網絡的重要里程碑。

通過將自組裝量子點與鈮酸鋰——這兩種在光學研究中具有顯著優勢的量子材料——結合起來，團隊解決了可擴展多光子態生成這一長期挑戰。他們的微轉印工藝使得將20個確定性量子發射體集成到低損耗的鈮酸鋰光子芯片上，構建了迄今為止報道的最大混合集成光子量子芯片，基于量子點確定性單光子源。

為克服固態發射體如量子點和金剛石色中心固有的非均勻光譜展寬，團隊引入了基于鐵電域工程的直流電壓驅動局部應力調諧技術，應用于鈮酸鋰薄膜。該方法集成了五項關鍵能力：片上兼容性、寬范圍調諧性、低溫（4 K）運行、超低功耗（毫瓦級）以及完全可逆性。除了擴展鈮酸鹽鋰在電光調制和表面聲波中的傳統作用外，該方法還為片上量子控制開辟了新途徑，并為新興鐵電薄膜（包括鈦酸鋇和鈦酸鍶）提供了技術指導。

通過連接兩種量子材料——自組裝量子點和鈮酸鋰——這項工作，為光子量子芯片的擴展建立了新的技術路徑。已驗證的集成密度可達到每毫米67個量子發射體，使厘米級芯片能夠承載超過1000個量子通道。每個通道的局部應力控制只需微瓦級功率，相比毫瓦級熱光調諧，功率降低了三個數量級。硅光子學。其低溫兼容性和超低功耗還使得與超導納米線單光子探測器無縫集成。

展望未來，團隊計劃利用鈮酸鋰的高速電光特性實現片上快速光子路由和糾纏分布，為容錯線性光學量子計算和可擴展量子互聯網架構鋪平道路。