从实验室级频率计量到可部署的量子精密硬件
奥克兰大学、美国国家标准与技术研究院（NIST）、马里兰大学（UMD）和加州大学圣塔芭芭拉分校（UCSB）联合领导的国际研究团队，在《自然》（Nature）期刊上展示了一种片上集成光学频率梳，突破了微腔光频梳在稳定性与控制方面的长期局限。通过反转传统频率梳架构，研究人员在单块代工厂制造的光子芯片上实现了自对准、跨越倍频程的微腔光频梳，为可部署光学原子钟、无 GPS 量子导航及精密量子传感奠定了可扩展的硬件基础。
传统频率梳通常通过单个激光泵浦源级联产生光谱，但在集成光子平台上，难以在整个倍频程范围内获得足够强且低噪声的信号，因而难以检测和锁定实现绝对频率稳定所需的载波包络偏移频率（fCEO）。研究团队采用架构反转策略，以两个频率间隔为一个倍频程、覆盖电信波段至可见光波段的泵浦激光器，驱动非线性 χ(3) 微谐振器。两束泵浦光相互作用，激发出参量驱动的腔孤子，自动填充两个频率边界之间的光谱区域，无需复杂的外部稳定控制，即可形成稳定、低噪声的频率标尺。
研究人员利用代工厂制造的微谐振器芯片，在同一自对准微梳平台上成功完成了光学频率计量领域的全部三项核心基准测试。包括 Miro Erkintalo 教授、Grégory Moille 博士和 Kartik Srinivasan 博士在内的研究团队，已围绕该架构提交临时专利申请，推动其在便携式原子计时、国防导航系统及集成量子光子学等领域的商业化应用。
Anne’s Insight
这项研究的产业价值，不仅在于实现跨倍频程微梳，更在于将高稳定度光学频率计量推进到可规模制造的芯片级平台。其潜在应用横跨精密计时、无 GPS 导航与量子传感，体现了量子与光子技术从实验室系统走向集成化、可部署硬件的重要趋势。
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