“35歲以下科技創(chuàng)新35人”：4位光通信學(xué)者入選

7月12日消息（南山）昨日，《麻省理工科技評論》“35歲以下科技創(chuàng)新35人”中國區(qū)人選公布，4位光通信領(lǐng)域的學(xué)者入選。包括：

北京大學(xué)助理教授常林

入選理由：開發(fā)世界領(lǐng)先的光子芯片多材料集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)異質(zhì)集成硅光芯片晶圓級(jí)別的大規(guī)模量產(chǎn)，為突破光子芯片在計(jì)算、通信、傳感方面的性能瓶頸提供解決方案。

常林的主要研究方向?yàn)榧晒鈱W(xué)，他通過研發(fā)基于晶圓鍵合的異質(zhì)集成技術(shù)和兼容多種材料的低損耗波導(dǎo)工藝，突破了集成在光芯片上的材料種類的限制，將單片可集成的材料的數(shù)量提升到4種以上。

該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了光學(xué)系統(tǒng)中不同功能部件的全集成化，極大提升了光子芯片的集成度?；谠撈脚_(tái)，常林提出新的片上光源結(jié)構(gòu)，通過不同材料間的自注入鎖定機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了超窄線寬的集成激光器和微腔光頻梳，極大降低了光芯片光源的噪聲，提升了并行度。

基于多材料集成光子芯片平臺(tái)技術(shù)，常林實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模并行的光子芯片系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)光子芯片在信息處理效率上的瓶頸：在數(shù)據(jù)中心光模塊中，通過用光頻梳作為多信道光源取代傳統(tǒng)的激光器，將光模塊的信道數(shù)提升到20個(gè)，實(shí)現(xiàn)了2T/s的總速率，比過去水平提高了5倍以上。

常林與合作者還探索了基于光子芯片的并行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了面向卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的全芯片化的光處理器，達(dá)到在1 TOPS mm-2的算力密度，為未來光計(jì)算的大規(guī)模量產(chǎn)和普及，提供了一種可能的解決方案。此外，他還積極推動(dòng)多材料光子芯片相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用落地。

阿卜杜拉國王科技大學(xué)助理教授萬雅婷

入選理由：主導(dǎo)開發(fā)的硅基量子點(diǎn)光電技術(shù)解決了硅光集成的核心光源問題。該技術(shù)具備高溫魯棒性、低閾值電流和強(qiáng)抗反射性，為高速大容量光通信、光計(jì)算及量子通信提供了高性能和高集成度的解決方案。

萬雅婷專注于硅基量子點(diǎn)光源的研究，并將其與硅互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體制造流程結(jié)合，推動(dòng)下一代光芯片技術(shù)的發(fā)展。

她的研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地開發(fā)了多種硅基激光器和光電檢測器，包括高性能的微腔激光器、集成大量通道的多波長鎖模激光器、具有優(yōu)異暗電流性能的光檢測器以及無需隔離器的芯片系統(tǒng)，這些技術(shù)極大地推動(dòng)了高速硅基收發(fā)器技術(shù)的進(jìn)步。

此外，她與英特爾合作，在異質(zhì)片上集成領(lǐng)域取得突破，成功地將未圖案化的三五族量子點(diǎn)薄膜鍵合到硅晶片上并完成光子集成電路的制作。

該技術(shù)不僅提升了器件性能，而且增加了經(jīng)濟(jì)可行性，最終目標(biāo)是將這些高性能光源擴(kuò)展到300毫米晶圓。這將為光通信帶來新的可能性，并將催生集成量子技術(shù)和下一代光計(jì)算的創(chuàng)新。

針對硅基光電子學(xué)中硅基光源和硅基集成技術(shù)兩大核心問題，萬雅婷實(shí)現(xiàn)了高溫魯棒性的高性能光源及硅光片上集成技術(shù)的突破。她將繼續(xù)與半導(dǎo)體研究機(jī)構(gòu)及工藝流水線合作，以期這些技術(shù)能夠在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮更大的價(jià)值。

北京大學(xué)物理學(xué)院助理教授、研究院胡耀文

入選理由：引領(lǐng)基于薄膜鈮酸鋰光子平臺(tái)的光電融合芯片研究，實(shí)現(xiàn)對片上光子高速、高效的光電調(diào)控，為實(shí)現(xiàn)未來全光電融合芯片提供全新發(fā)展路線。

近幾十年來，光學(xué)領(lǐng)域的突破和創(chuàng)新，給人類生活帶來了極大改變?；诠怆娙诤系鸟詈衔⑶唬瑒t被認(rèn)為是下一代頗具發(fā)展前景的微納光子器件。

為推動(dòng)該領(lǐng)域的發(fā)展，胡耀文在過去幾年中聚焦并成功地構(gòu)建了基于薄膜鈮酸鋰的電光耦合微腔平臺(tái)。該平臺(tái)能夠提供光子多能級(jí)系統(tǒng)，并可以在強(qiáng)耦合尺度下通過電光效應(yīng)施加躍遷。

基于該平臺(tái)，2021年，他通過在多能級(jí)系統(tǒng)與連續(xù)譜耦合的系統(tǒng)中應(yīng)用廣義臨界耦合理論，實(shí)現(xiàn)了超越世界最高水平的電光頻移器。

該器件能夠?qū)⒐忸l率改變10至30吉赫茲，擁有大于99%的平移效率和僅僅0.45分貝的片上損耗。另外，他還展示了級(jí)聯(lián)頻移這一在之前的光子器件中完全不存在的現(xiàn)象。

2022年，他將耦合微腔和廣義臨界耦合應(yīng)用在電光頻梳領(lǐng)域，創(chuàng)造出具有超高性能的光學(xué)頻梳。與此前世界最高水平相比，該頻梳的轉(zhuǎn)換效率提高了100倍，帶寬提高了2.2倍。此外，他還將上述平臺(tái)應(yīng)用于光學(xué)合成維度的領(lǐng)域，展示出四維的頻率晶體和頻率空間的合成鏡面（反射率>0.9999）。

上述成果充分證明，薄膜鈮酸鋰所具備的優(yōu)勢，恰恰是耦合微腔所需要的。而胡耀文的相關(guān)研究，也推動(dòng)了薄膜鈮酸鋰這一新興光子芯片平臺(tái)的突破，促進(jìn)下一代信息技術(shù)的存儲(chǔ)、傳輸、計(jì)算和探測發(fā)展。

華中科技大學(xué)教授 劉陽

入選理由：研發(fā)世界首個(gè)百毫瓦級(jí)別高功率硅基集成摻鉺放大器，為實(shí)現(xiàn)低噪聲激光器芯片、小型化光子雷達(dá)和量子應(yīng)用提供了關(guān)鍵基礎(chǔ)。

摻鉺光纖放大器（EDFA）、激光器是塑造現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)、光通信、相干傳感技術(shù)的重要發(fā)明之一，它們的微型化將為下一代信息通信技術(shù)帶來小尺寸、低功耗、陣列化、穩(wěn)定性高等一系列巨大優(yōu)勢。然而，高性能的摻鉺光源芯片仍是一個(gè)技術(shù)空白。

劉陽與團(tuán)隊(duì)一起開發(fā)了世界首個(gè)高功率光子集成電路鉺波導(dǎo)放大器（EDWA），輸出功率創(chuàng)下了紀(jì)錄（超過145毫瓦），比已報(bào)道的器件提高2個(gè)數(shù)量級(jí)。并且，在輸出功率、增益、噪聲系數(shù)上同時(shí)接近了商用EDFA的性能。

通過充分利用鉺摻雜材料的獨(dú)特性質(zhì)，將其無縫集成到硅基光子芯片中，可以在緊湊、高效、可擴(kuò)展的方式下保證高速數(shù)據(jù)傳輸速度和高信號(hào)質(zhì)量。該研究使全集成的下一代硅基有源光子芯片成為可能，為下一代光通訊、激光雷達(dá)、集成微波光子系統(tǒng)等應(yīng)用領(lǐng)域提供了一項(xiàng)突破性的技術(shù)基礎(chǔ)。

為展示EDWA技術(shù)的巨大潛力，劉陽及團(tuán)隊(duì)與美國諾基亞貝爾實(shí)驗(yàn)室合作，成功地將摻鉺波導(dǎo)放大器應(yīng)用于先進(jìn)的高速相干光通信系統(tǒng)中，首次實(shí)現(xiàn)了16×1.6Tb/s的相干傳輸。

最近，他們利用EDWA作為核心增益介質(zhì)，成功實(shí)現(xiàn)了硅基集成摻鉺激光器，接近光纖激光器的相干性。這種新型集成放大器、激光器正在被團(tuán)隊(duì)用于激光雷達(dá)、微波光子雷達(dá)等系統(tǒng)應(yīng)用中。

該技術(shù)在電信、數(shù)據(jù)中心、微型化激光光源和量子計(jì)算等多領(lǐng)域均具有應(yīng)用潛力。目前，許多國際知名工業(yè)公司迫切希望將該技術(shù)整合到相關(guān)產(chǎn)品中。

“35歲以下科技創(chuàng)新35人”：2位量子學(xué)者入選

7月12日消息（南山）昨日，《麻省理工科技評論》“35歲以下科技創(chuàng)新35人”中國區(qū)人選公布，2位量子學(xué)者入選。包括：

代爾夫特理工大學(xué)博士后薛瀟

入選理由：在硅基半導(dǎo)體系統(tǒng)中攻克了量子計(jì)算領(lǐng)域最重要的三大挑戰(zhàn)，即高保真度、可集成性和模塊化架構(gòu)，推動(dòng)硅基量子計(jì)算在短短幾年間成為被廣泛看好的量子計(jì)算最佳系統(tǒng)之一。

現(xiàn)如今，在量子、半導(dǎo)體和人工智能三大領(lǐng)域的國際競爭日趨激烈。就量子領(lǐng)域而言，融合當(dāng)前最尖端的量子計(jì)算技術(shù)和半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的硅基量子計(jì)算技術(shù)，在近十年來獲得快速發(fā)展，并有望成為量子計(jì)算的最佳解決方案。

實(shí)現(xiàn)分布式可集成量子計(jì)算，即構(gòu)建多個(gè)小規(guī)模計(jì)算模塊，并使模塊間進(jìn)行量子通信，同時(shí)與經(jīng)典控制電路進(jìn)行集成，是量子計(jì)算研究（不限于硅基）的聚焦點(diǎn)。而這也正是薛瀟近年來專注的研究方向。

在計(jì)算模塊層面，他在2022年取得高達(dá)99.65% 的硅基兩比特邏輯保真度，并首次達(dá)到量子糾錯(cuò)所要求的保真度閾值；在集成層面，他與英特爾公司合作測試并驗(yàn)證了基于 22 納米制程的低溫量子控制芯片，于2021年首次實(shí)現(xiàn)利用低溫芯片對量子芯片的控制；在模塊間通信層面，他于2023年利用超導(dǎo)微波光子，在遠(yuǎn)距離的硅基量子模塊間實(shí)現(xiàn)兩比特邏輯。

基于上述研究，他計(jì)劃打造一個(gè)真正全集成的模塊化硅基量子處理器，并助力推動(dòng)量子計(jì)算規(guī)?；涞禺a(chǎn)業(yè)界，進(jìn)而應(yīng)用于加密算法、通信、無人駕駛、藥物發(fā)現(xiàn)等諸多領(lǐng)域。

華東師范大學(xué)教授袁翔

入選理由：研發(fā)了極端條件強(qiáng)磁場紅外光譜技術(shù)，并基于此發(fā)現(xiàn)一維外爾費(fèi)米子和三維量子霍爾效應(yīng)，在新的空間維度中實(shí)現(xiàn)了重要的拓?fù)淞孔涌茖W(xué)突破。

在不同的維度下，科學(xué)規(guī)律具有本質(zhì)不同。例如，在三維空間中，引力隨距離成平方反比；在二維空間中，引力將與距離成反比；在一維空間中，引力甚至不隨距離改變。

基于此，探索不同維度下基本粒子的科學(xué)規(guī)律，是十分重要但卻充滿挑戰(zhàn)的基礎(chǔ)科學(xué)問題之一，也是袁翔多年來的研究興趣所在。在該方面，他克服了紅外兼容的困難，提出并實(shí)現(xiàn)了外置探測方案，自主發(fā)展了磁紅外測量技術(shù)，為探索強(qiáng)磁場科學(xué)問題提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

借助上述磁紅外測量技術(shù)，他在強(qiáng)磁場下構(gòu)建新維度拓?fù)錅?zhǔn)粒子，發(fā)現(xiàn)了一維外爾費(fèi)米子。具體來說，他觀察到拓?fù)浣^緣體在強(qiáng)磁場下，先后進(jìn)行了三次拓?fù)湎嘧儯驗(yàn)橥負(fù)浣^緣體獨(dú)特的能帶反轉(zhuǎn)和零級(jí)朗道能級(jí)自旋極化的特征，其零級(jí)朗道能帶在強(qiáng)磁場下發(fā)生交叉，同時(shí)引起拓?fù)銵ifshitz相變。

這讓他在發(fā)現(xiàn)一維外爾費(fèi)米子的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)最低維度外爾費(fèi)米子，進(jìn)而驗(yàn)證了記錄在教科書中的百年理論。

袁翔還在強(qiáng)磁場下發(fā)現(xiàn)三維量子霍爾效應(yīng)。量子霍爾效應(yīng)是20世紀(jì)以來凝聚態(tài)物理領(lǐng)域最重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，被認(rèn)為只能存在于二維體系。而他通過給出強(qiáng)磁場下三維量子霍爾效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，突破了量子霍爾效應(yīng)只能存在于二維系統(tǒng)中的認(rèn)知。

生成海報(bào)

免責(zé)聲明：本網(wǎng)站內(nèi)容主要來自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準(zhǔn)確性及可靠性，但不保證有關(guān)資料的準(zhǔn)確性及可靠性，讀者在使用前請進(jìn)一步核實(shí)，并對任何自主決定的行為負(fù)責(zé)。本網(wǎng)站對有關(guān)資料所引致的錯(cuò)誤、不確或遺漏，概不負(fù)任何法律責(zé)任。任何單位或個(gè)人認(rèn)為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識(shí)產(chǎn)權(quán)或存在不實(shí)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)及時(shí)向本網(wǎng)站提出書面權(quán)利通知或不實(shí)情況說明，并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細(xì)侵權(quán)或不實(shí)情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后，將會(huì)依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實(shí)，溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開相關(guān)鏈接。