第51章 突破光子計算的物理極限 （1/3）

突破光子計算的物理極限

#### 第五十一章：突破光子計算的物理極限

“光子910”雖然在全球市場上撕開了一道口子，但江知夏很清楚，這還不是終點，甚至不是終點的開始。

在松山湖實驗室的深夜，江知夏盯着測試臺上的數據，眉頭緊鎖。

“還是不行。”光子組的張工一臉疲憊，“雖然裏德堡原子解決了非線性相互作用的問題，但‘尺寸’依然是個攔路虎。”

“尺寸？”江知夏問。

“對。”張工指着顯微鏡下的芯片結構，“爲了囚禁裏德堡原子，我們需要構建複雜的微腔結構。這導致單個邏輯門的體積是電子晶體管的1000倍。這意味着，我們在指甲蓋大小的芯片上，只能集成幾萬個邏輯門，而英偉達的H100集成了幾百億個晶體管。”

“這就是‘衍射極限’。”江知夏嘆了口氣，“光子的波長決定了它不能被壓縮到無限小。可見光的波長是幾百納米，而晶體管的製程已經到了3納米。用光來做計算，在集成度上天然喫虧。”

“除非……”張工欲言又止。

“除非甚麼？”

“除非我們不用光，或者用‘假光’。”張工低聲說，“最近歐洲和以色列的科學家在《自然-材料》上發表了一篇論文，他們利用‘雙曲聲子極化激元’，把光子壓縮到了100×100平方納米的腔體裏，而且壽命還很長。”

“聲子極化激元？”江知夏眼睛一亮，“你是說，利用光子和晶格振動的耦合，讓光變成‘重光子’，從而突破衍射極限？”

“對！”張工激動地說，“這種準粒子，既有光的傳播速度，又有電子的局域性。如果我們能用它來替代自由光子，那集成度就能提升1000倍，直接追上電子芯片！”

“但是，”江知夏冷靜地分析，“聲子極化激元通常發生在紅外波段，而且需要特殊的二維材料，比如六方氮化硼（hBN）。這種材料的製備和加工，難度極大。”

“難，不代表不可能。”江知夏站起身，“張工，你立刻聯繫中科院西安光機所。我記得他們瞬態室在‘超表面’和‘ENZ（介電常數近零）材料’方面有深厚積累。我們要做的，是把雙曲聲子極化激元引入到我們的裏德堡原子腔中。”

“把聲子極化激元和裏德堡原子結合？”張工愣住了，“這可是兩個完全不同的物理體系啊。”

“物理本質是相通的。”江知夏眼中閃過一絲瘋狂，“聲子極化激元負責把光‘壓縮’到極致，裏德堡原子負責讓光‘相互作用’。我們要做的，就是造一個‘納米尺度的光子碰撞機’。”

三天後，西安。

中科院西安光機所的實驗室裏，江知夏見到了瞬態室的負責人。

“江博士，你的想法很大膽。”負責人看着江知夏帶來的方案，“把ENZ薄膜嵌入到金屬-半導體混合超表面中，確實能實現準連續域束縛態（uasi-BIC）。這能把光場局域在極小的空間裏，增強非線性效應。”

“但是，”負責人有些擔憂，“這種結構對加工精度要求極高。ENZ薄膜的厚度必須控制在原子層級，否則介電常數就會漂移，共振模式就會失效。”

“加工精度，交給我們。”江知夏堅定地說，“華爲的原子層沉積（ALD）工藝，已經能做到單原子層控制。我們需要你們的，是理論模型和仿真設計。”

“理論模型……”負責人沉思片刻，“其實，我們最近在研究一種基於‘鏡像磁偶極子’的共振機制。利用金屬鏡像理論，可以極大增強ENZ薄膜中的局域場。如果把這個機制引入到你的裏德堡腔中，或許能實現單光子級別的非線性調控。”

“鏡像磁偶極子……”江知夏迅速在腦海中構建模型，“這意味着，我們不需要外部磁場，就能實現光子的自旋-軌道耦合。這能大大簡化芯片的結構！”

“沒錯！”負責人也興奮起來，“而且，利用Berreman模式和光子模式的干涉相消，我們還能實現高品質因子的uasi-BIC模式。這意味着，光子在腔裏不僅能被壓縮，還能存活更久。”

“既能壓縮，又能存活。”江知夏握緊了拳頭，“這就是我們要的‘完美囚籠’。”

接下來的兩個月，是西安和東莞兩地奔波的兩個月。

江知夏帶領團隊，在西安光機所的超淨間裏，開始了瘋狂的實驗。

“六方氮化硼轉移……”

“金襯底納米孔加工……”

“ENZ薄膜沉積……”

“裏德堡原子注入……”

每一次實驗，都是一次與量子力學的博弈。

第一次試製，極化激元無法激發，光場泄露。

第二次試製，原子與腔體耦合過強，導致退相干。