量子光源芯片是量子互联网的核心器件，是让用户实现量子信息交互能力的基础。目前，量子光源芯片多使用氮化硅等材料进行研制，而如果能使用氮化镓材料制造量子光源芯片，将会在输出波长范围等关键指标上更具优势。
近日，电子科技大学研究团队与清华大学、中国科学院上海微系统与信息技术研究所合作，在国际上首次研制出了氮化镓量子光源芯片，实现了量子光源芯片输出波长范围从25.6纳米到100纳米的突破，并有望实现单片集成。
据介绍，氮化镓量子光源芯片的制备基础是高品质因子和低损耗微腔的研制，其关键点在于高晶体质量的氮化镓薄膜制备以及氮化镓波导的刻蚀工艺。其中，蓝宝石衬底是量子光源芯片的“底座”，氮化镓需要在其上生长，但由于两种晶体的晶格常数不同，会产生晶格失配问题，影响氮化镓薄膜质量。
研究团队通过不断迭代电子束曝光和干法刻蚀工艺，经历了上百次的探索和调试，最终成功攻克了高质量氮化镓晶体薄膜生长、波导侧壁与表面散射损耗等技术难题，获得了低损耗氮化镓光波导和百万品质因子的氮化镓光学微腔，进而实现了氮化镓量子光源的制备。
据悉，当前国际上的量子光源研究正处于快速发展阶段，各种新颖的技术路线和材料平台不断涌现。此次氮化镓量子光源芯片的突破，将该类芯片的输出波长范围从25.6纳米增加到100纳米，通过为量子互联网的建设提供更多波长资源，可以满足更多用户采用不同波长接入量子互联网络的需求。
未来，研究团队将继续改进氮化镓生长工艺，优化氮化镓的生长过程，并探索在单一芯片上实现量子光的生成、操控和检测，进一步研究氮化镓芯片在量子互联网中的性能。
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