近日，美国科罗拉多大学科学团队研制出一种超微型光学相位调制器，标志着量子计算规模化取得了重大突破。
根据其发表于新一期《自然·通讯》的论文，这种光学相位调制器的尺寸实现了超微型化，其尺寸只相当于人类一根头发直径的百分之一。
该设备却能以极低功耗、极高精度操控激光频率为特色，从而为为未来大规模量子计算机提供核心技术支撑。
那么，这项技术到底有多牛呢？这就得从目前制约量子计算的“操控瓶颈”说起。
目前主流的量子计算机，由单个原子充当信息单元，也即所谓的量子比特。
由于原子的尺寸很小，其直径数量级约为0.1纳米左右，因此对其操控需要高度稳定、频率精确到十亿分之一量级的激光束。
以往用于生产和调控这种激光束的设备，不仅体积庞大，而且功耗极高，容易发热。
而且量子计算机所要操控的量子比特并非一个，而是成千上万个。其所采用的传统激光束调控设备根本无法集约化，这便成了量子计算机规模化的核心障碍之一。
而美国科学团队研制出的超微型光学相位调制器，正是对这种障碍的有力突破。
那么，这种全新设备是如何取得突破的呢？
它的核心原理很简单，就是利用微波的精准振动，来调控激光的相位，进而产生新的激光频率。
具体而言，该设备可产生每秒振荡数十亿次的微波信号，并与输入的激光相互作用。
微波信号可改变激光光波的物理特性，精准“推拉”其波峰、波谷，从而改变其相位。
激光相位的改变，可高效地产生出新的、高度稳定的边带频率。正是这些新的频率，对量子比特发出了精确的指令。
与传统设备相比，这种新设备的突破主要表现在四个方面：
从尺寸上看，传统设备处于厘米级别，体积十分庞大，而新设备则处于微米至纳米级别，约人类发丝直径的百分之一。
从功耗看，传统设备功耗极高，发热严重，而新设备功耗极低，约为传统设备的1/80。
从可扩展性上看，传统设备难以集成，通道数受限，而新设备凭借其低功耗实现了成千上万个调制器紧密排列并集成到单一芯片之上。
从制造工艺上看，传统设备采用专用光学工艺，难以大规模生产，而
新设备则采用标准CMOS芯片制造工艺，有利于大规模生产。
该技术的发明，光学调控技术从分立、笨重的传统器件，迈向高度集成化的“光子芯片”平台。
它的意义有多重要，打个比方，就好比电子学从真空管时代到集成电路时代的飞跃。
该技术的运用前景十分广阔，其最直接和革命性的应用，就是实现大规模量子计算机的生产。
这将使得目前还主要停留在科学实验阶段的量子计算机加速走向实际运用和大众消费。
另外，它还将促成高密度集成的光子芯片的生产，将在推动光计算、光学神经网络、片上激光雷达、高精度传感等调控系统的发展。