仅指尖大小，却锁住百万原子！国产硬核芯片打破量子计算卡脖子魔咒|光学|光镊|原子|量子网络|量子计算|阵列

要迈向真正实用的通用容错量子计算，百万级物理比特是绕不开的门槛。而在这条路上，最大的拦路虎往往不是算法，而是硬件——特别是用来“夹住”原子的光镊阵列。

近日，上海璇相科技联合中器无量，给出了一个破局的答案。他们成功研制出全球首款可产生百万级原子光镊阵列的超表面芯片，并在真实的中性原子实验平台上完成了系统级验证。

这枚指尖大小的芯片，在直径约4毫米的工作区域内，稳定生成了超百万个高精度光镊位点。这不仅刷新了全球公开技术纪录，更意味着我国在大规模中性原子量子计算的核心硬件上，率先捅破了长期制约行业扩展的光学瓶颈。

过去，生成大规模光镊阵列主要依赖空间光调制器（SLM）或声光偏转器。但这些传统方案受限于像素尺寸和复杂的光学系统，一台顶级设备能产生的高均匀性陷阱上限仅约5万个。

2025年9月，加州理工学院团队用两台空间光调制器生成约1.2万个光镊位点，最终捕获6100个中性原子，这已经是当时的世界纪录。想要突破千级、迈向百万级，靠堆叠传统光学器件显然走不通。

璇相科技的超表面芯片，走的是一条完全不同的技术路线。超表面由亚波长尺度的纳米柱阵列构成，这枚芯片在极小的区域内集成了数亿个纳米级光学单元。当单束激光穿过这些纳米结构时，无需庞大复杂的中继光路，就能直接在焦平面上投射出百万级的光镊阵列。

这种芯片化、集成化的方案，不仅把原本占据整个光学平台的庞大装置压缩到了指尖大小，还具备标准化集成与批量复制的产业化优势。系统复杂度断崖式下降，硬件门槛和成本也随之大幅降低。

值得注意的是，这项突破并非单一企业的孤军奋战，而是上海量子产业链协同创新的典型范本。百万级光镊阵列对芯片设计、微纳加工和系统适配提出了极高要求。璇相科技主导芯片的研发与工艺迭代，中器无量则提供真实的中性原子实验平台，围绕光路耦合、阵列表征等环节开展多轮协同验证。

目前，上海另一家中性原子企业太一量生也已导入该系列芯片并开展相关实验。从芯片制备到真实平台实机验证的闭环，标志着“科学需求牵引芯片研发，芯片突破推动系统升级”的协同模式已经跑通。

不过，百万级光镊阵列只是前置硬件的底座，从光镊到真正可运行的量子计算机，中间还隔着几道工程化门槛。比如，当前中性原子系统的单次原子装载率通常在50%-60%，十万级以上的原子装载、寻址操控精度以及长时间相干性保持，都是下一阶段需要持续攻关的课题。但不可否认的是，这颗芯片为整个产业链提供了一个坚实的起点。

从产业视角看，这一突破的意义远不止于一款芯片。它打破了高端量子操控光学器件长期依赖进口的局面，使国内高校和科研院所在进行中性原子量子计算迭代时，不再受制于昂贵且稀缺的进口器件。在量子模拟领域，大规模中性原子阵列可直接用于研究强关联材料、高温超导机制等基础科学问题；在量子化学领域，可编程原子阵列有望在特定分子体系的模拟中率先展现商用价值。