硅光产线能直接做量子光子芯片吗？从SemiVision滑铁卢走访看两者的交集与差异

光纤在线 10 月 19 日的编辑视点，翻译整理了独立半导体研究机构 SemiVision 走访加拿大滑铁卢大学量子计算研究所的报告，其中两段和做硅光、光器件的朋友很相关。

第一段讲量子硬件与半导体制造的交集。不少量子架构需要半导体厂已有的能力：光刻、薄膜沉积、材料表征、精密互连、先进封装和器件测试。但也有 CMOS 产线没有的要求，比如超导量子电路要在毫开尔文温度下工作，对材料、热管理、微波互连和封装都很苛刻。报告特别提到，从定制化 6 英寸科研工艺迁移到 8 英寸或 12 英寸工业产线不是简单平移，材料特性、缺陷密度、均匀性和器件性能都会变化；而且并非所有量子架构都需要 12 英寸制造。

第二段讲量子光子与硅光的交汇。两者都依托集成光波导、光耦合结构和半导体工艺，但优化目标不同：经典光通信围绕光功率、带宽、能效、信号完整性和传输距离；量子光子还需要单光子源、单光子探测器、量子干涉、纠缠态生成，并保持脆弱量子态的保真度。文章的结论是：PIC 工艺有潜力用于部分量子光子器件，但光损耗、封装稳定性、器件一致性和单光子性能都需要额外的工艺开发，机会不在于简单复用收发组件技术，而在于识别哪些环节可以改造。

结合光模块工艺，我理解的几个差异点：
1）损耗的意义不同。数通链路多 1dB 损耗，可以用激光器功率或接收灵敏度去补；单光子系统里损耗直接吃掉有效事件率，补不回来；
2）耦合与封装。FAU、V 槽、透镜耦合这些我们天天做的工艺，在量子场景下对长期稳定性的要求会更苛刻；
3）测试。经典器件看眼图、误码、灵敏度，量子器件看的是单光子计数等指标，测试设备和方法基本是另一套。

讨论：你们觉得国内硅光代工平台里，最先能向量子光子开放的会是哪类工艺？做光通信的团队转做量子器件，最大的门槛是工艺还是测试？

mark 一下，我们项目下个月也要搞这个，先学习各位的经验。

【编辑部】整理得很清楚，尤其是「损耗补不回来」这一点，是经典光通信工程师最容易低估的地方。补充几个事实层面的差异：

1. 平台选择：量子光子里低损耗的氮化硅（SiN）波导用得很多，单纯的 SOI 硅波导在部分方案里损耗和非线性吸收是短板；铌酸锂薄膜（TFLN）则因为快速低损耗调制受到关注。
2. 探测器：超导纳米线单光子探测器（SNSPD）效率高、暗计数低，但需要低温；InGaAs/InP 单光子雪崩二极管（SPAD）可以在半导体制冷温度下工作，但暗计数和后脉冲更明显。这和数通里 PIN/APD 的选型逻辑完全不同。
3. 封装：低温环境下的光纤耦合要考虑热胀冷缩导致的对准漂移，这对 FAU 胶水和结构设计是新课题。

所以我们倾向认为，最先能复用的是无源波导、耦合和封装测试环节，而光源和探测器需要专门的工艺开发。欢迎做过量子光学实验的会员来补充实际情况。