量子運算公司Pasqal於8月10日宣布，已成功利用光子積體電路（Photonic Integrated Circuit，PIC）產生的雷射光，在量子處理單元中捕獲並控制單一原子。這項成果由Pasqal與收購不到18個月的子公司Aeponyx共同完成，核心目標是降低中性原子量子電腦對大型自由空間光學系統的依賴。
Pasqal表示，這是全球首次利用光子晶片輸出的光線，在中性原子量子電腦中成功捕獲原子。該公司認為，這項進展有助於量子處理器朝向容錯及工業規模發展，但相關技術仍需持續擴展與驗證。
以光子晶片取代部分大型光學系統
Pasqal的中性原子量子電腦依賴高度聚焦的雷射光束，也就是俗稱的「光學鑷子」，捕捉並操控作為量子位元的單一原子。當量子處理器需要支援更多原子時，所需的雷射、光學元件及控制系統也會同步增加，傳統架構往往需要占用大量空間的自由空間光學平台。
此次合作將部分關鍵光學功能整合至晶片，有望降低系統複雜度與體積。Pasqal執行長Wasiq Bokhari表示，將量子位元控制技術轉移至光子晶片，可消除公司認為量子運算擴展過程中最重要的障礙之一；他並指出，這項成果是在收購Aeponyx後不到18個月內完成。
單一晶片產生四個光學陷阱
在實際示範中，單一光子晶片產生了四個光學陷阱，並在量子處理單元內固定四個銣原子。這些光學陷阱由晶片產生的雷射光形成，可用於捕捉及控制中性原子。
Pasqal指出，光子晶片架構的原子捕獲表現已可媲美公司現有的大型傳統光學系統，測試中的原子壽命約為27.5秒。公司據此認為，整合式光子技術具備成為中性原子處理器光學基礎的潛力，且目前未見量子位元控制品質因晶片化而明顯犧牲。
氮化矽光子技術瞄準體積縮減與量產
這套平台結合Aeponyx在氮化矽（Silicon Nitride）光子技術方面的專業，目標是讓未來處理器的光學占用空間最多縮小50倍。相較於由大量分立元件組成的傳統光學平台，晶片化架構也被視為建立更一致製程及大規模製造路徑的可能方案。
不過，現階段示範僅涉及四個原子。若要達成大規模量子運算，仍須在光學陷阱數量、原子控制、系統穩定性、製造一致性及錯誤更正等方面進一步驗證。Pasqal表示，接下來將持續擴展光子架構，朝更緊湊的系統發展。
長期目標超過1萬個原子與100個邏輯量子位元
Pasqal的長期願景，是打造可支援超過1萬個原子及100個邏輯量子位元的量子運算系統。此次光子晶片捕獲原子的成果，主要針對光學硬體的擴展瓶頸提出解法，距離容錯及工業級量子電腦仍有多項工程與技術挑戰需要克服。
