西电攻克铌酸锂光子芯片世界级难题 6G 与量子计算或迎颠覆性突破

摘要：国际数据公司 IDC 的预测全球数据总量将在 2028 年突破 390 亿 TB，其数据量的庞大程度相当于把地球上所有海滩的沙子都变成存储颗粒。然而在这场没有硝烟的战争中，西安电子科技大学郝跃院士团队近日在《Opto-Electronic Advances》和

国际数据公司 IDC 的预测全球数据总量将在 2028 年突破 390 亿 TB，其数据量的庞大程度相当于把地球上所有海滩的沙子都变成存储颗粒。然而在这场没有硝烟的战争中，西安电子科技大学郝跃院士团队近日在《Opto-Electronic Advances》和《ACS Photonics》两大国际顶刊连发重磅成果，一举攻克铌酸锂光子芯片三大世界级难题，为破解 “后摩尔时代” 算力困局撕开关键突破口。

目前传统硅基芯片已逼近物理极限。铌酸锂光子芯片虽被寄予厚望，却长期受困于光 - 物质作用效率低、集成难度大、能耗控制难三大技术瓶颈。西电团队独辟蹊径，通过 “跨尺度异构设计 + 免刻蚀工艺” 组合拳，成功制备出 Q 值高达 18.7 万的铌酸锂光子晶体纳米梁腔。这种纳米级光子晶体结构能将光信号牢牢锁在头发丝万分之一的空间里，相当于给光子建造了立体智能收费站 —— 通过 18.7 万超高 Q 值（是传统技术 300 倍）的光学腔，让光子像 ETC 车辆般快速有序通过。

a.腔增强型声光调制器示意图；b.制备的器件图片；c.RF信号注入调制器；d.不同信道下的数字调制结果

团队同步研发的 “腔增强型声光调制器” 在 6G 通信测试中表现炸裂。当传统设备还在为 38dB 信噪比挣扎时，新型调制器在 - 50dBm 超低功耗下就轻松达标，启动阈值仅为同类产品的 1/100！这意味着未来手机基站可以做得更小更省电，而量子计算机的光量子操控精度将实现指数级提升。实验数据显示，该器件在 256 个信道并行传输时，信号保真度仍超 99%。

两项成果分别登上影响因子 15.3 的《Opto-Electronic Advances》和 6.5 的《ACS Photonics》，在第十五届国际信息光学大会上引发欧美同行热议。值得关注的是，核心研发成员蒋智博士仅是位在读研究生，这支平均年龄 28 岁的团队正以 “中国速度” 改写光子芯片技术路线图。

随着 5G-A 向 6G 演进，全球光子芯片市场规模将在 2028 年突破 560 亿美元。当这项技术植入量子计算机，相当于给光子安上 "磁悬浮轨道"；应用在数据中心，可使光模块体积缩小 90% 同时能耗砍半。更令人振奋的是，在 6G 空天地海一体化通信系统中，其 38dB 的信噪比能让南海钻井平台与北斗卫星实现 "零延迟对话"。