硅基光量子芯片技术是集成光子领域的科研热点方向之一。得益于兼容CMOS工艺和硅材料特性,硅基集成光学芯片和器件具有成本低、尺寸小、功耗低、高集成度等诸多优势,为大规模光计算、光量子计算和信息处理应用提供理想平台。
马赫-曾德尔干涉仪(MZI)是光(量子)计算芯片实现高精度编程操作的核心器件,通过对MZI和移相器的组合调制,可以完成量子态编码这一关键步骤,提升光量子芯片信息处理能力。
具体而言,实验者通过施加不同的电流、电压来调节MZI上下臂传输光的相位差,进而改变输出光的强度和相位,从而产生干涉,实现对光路的控制。要最大化提升芯片计算精度,需要准确找到移相器相位与驱动电压、电流之间的函数关系。随着片上级联MZI数量的激增,电流、电压与移相器相位的组合结果呈指数级上涨。因此,寻找到一种高效、带有反馈的移相器电流、电压调节方式尤为重要。
硅臻光芯片MZI热调测试方案
硅臻程控多通道电流(电压)源体积小巧,可实现多达64通道的高精度恒定电流和恒定电压输出。实验者通过SCSI屏蔽电缆线将电流电压源连接至PCB下载转接板,可同时对64个通道施加合适的电压或电流,调节得到想要的光信号。各通道加载值起初是随机的,实验者通过反馈函数每次迭代找到合适的值,以实现电流值、电压值设置值的快速切换。其中,系列产品单通道最大电流值可达100mA。
此方案支持两种电流、电压调节方式:
1. 手调:通过上位机软件直接输入指标
2. Python指令自动化控制:通过Python编程电流电压源给芯片传输控制信号,随后检测PD值,并通过电脑编码反馈给电流电压源改变控制信号,直至获得想要的结果。
![](https://www.opticsjournal.net/Post/images/2024/4/img_133564998065993100.jpg)
图(a)为1 个实现任意的幺正变换的芯片结构, 图 (b) 为 1 个可以实现任意两比特量子操作的芯片结构,片上集成大量MZI器件
![](https://www.opticsjournal.net/Post/images/2024/4/img_133564998282087118.png)
硅臻光计算芯片MZI热调测试方案