颠覆性突破：全球首款可编程光子芯片问世，打破“一设备一功能”铁律

IT之家 10 月 9 日消息，科技媒体 TechPowerUp 今天（10 月 9 日）发布博文，报道称 NTT Research 联合康奈尔大学、斯坦福大学，成功研发出全球首款可编程非线性光子芯片，其成果已发表于《自然》杂志。

这项重大突破允许在单一芯片上，实现快速切换多种非线性光学功能，彻底颠覆了传统光子器件“一设备一功能”的设计范式。

该研究成果已于 2025 年 10 月 8 日在线发表于顶级科学期刊《自然》，并将极大地拓展可调谐光源、光计算、量子计算与通信等领域的应用边界。

IT之家援引博文介绍，传统上，光子器件遵循“一设备一功能”模式。因此，制造商必须为不同功能设计和生产独立的设备，这不仅增加了成本和复杂性，还因制造误差导致生产良率降低。

NTT Research 及其合作方开发的这款可编程芯片采用氮化硅作为核心，其非线性特性可通过投射特定的结构化光图案进行动态修改，意味着通过改变光图案，就能在同一物理芯片上快速重构出不同的光学功能，如同为芯片“编程”。

这项技术的商业化潜力巨大。根据市场分析机构 IDTechEx 预测，光子集成电路市场规模到 2035 年将增长至超过 500 亿美元（IT之家注：现汇率约合 3564.71 亿元人民币）。NTT 这项新技术有望解决行业面临的多项核心挑战：

• 首先，通过生产单一的可编程芯片替代多种专用设备，可将研发与生产成本降低数个数量级。

• 其次，芯片功能可在制造后进行编程修正，能够有效补偿制造瑕疵，从而显著提升大规模光路生产中极为严苛的良率要求。

• 最后，单设备多功能的设计也减少了光学系统的占用空间与功耗。

该技术在多个高增长市场展现出巨大应用前景。在量子计算领域，可编程的量子频率转换器和量子光源将催生更灵活的计算架构与网络能力。

在通信领域，宽范围可调谐光源和任意波形发生器则能增强 5G 及 6G 基础设施的性能。此外，这项技术还可用于先进制造与成像，通过可编程的结构化光源实现更高的精度与适应性，并改进科学仪器与测量设备。

IT之家附上参考地址

• On-chip programmable nonlinearity

• NTT Research Collaboration Breaks the “One Device, One Function” Paradigm with World’s First Programmable Nonlinear Photonics Chip

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