前瞻技術脈動：光子與量子技術(202522)

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科技產業資訊室 - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2025年10月17日

圖、前瞻技術脈動：光子與量子技術(202522)

量子準粒子可以使未來的量子電腦更加可靠
布朗大學的物理學家發現了一種全新的亞原子現象，稱為「分數激子」，並證實了先前理論預測的獨特量子特性。這些分數激子由相反電荷的部分組成，彼此吸引並形成一種準粒子，具有獨特的量子統計。研究團隊利用分數量子霍爾效應，在低溫和強磁場條件下觀察到電子和孔（帶正電的粒子）分裂成對應的分數電荷，從而形成分數激子。此發現開辟了探索和操控新型量子物理現象的領域，對量子電腦的發展有重要意義。
參考來源：Quantum quasiparticle could make future quantum computers more reliable. NSF, 2025/4/8

全球首款混合晶片結合電子、光子與量子技術
由美國波士頓大學、加州大學柏克萊分校與西北大學組成的跨校研究團隊，成功開發全球首款結合電子、光子與量子功能的混合晶片，成果刊登於《Nature Electronics》。團隊於標準45奈米CMOS製程平台上，整合矽光微環共振器、光電二極體、微型加熱器與控制電路，面臨微環對製程變異與溫度波動高度敏感的技術挑戰，導致共振頻率漂移與量子光源穩定性不足。為解決此問題，研究人員建構即時光電偵測與熱控回饋系統，可動態調整晶片內共振條件，實現12組量子光源同步穩定運作。此創新技術具備量產潛力，未來可應用於量子通訊、精密感測與量子電腦相關領域。
參考來源：World’s First Hybrid Chip Combines Electronics, Photonics, and Quantum Power. ScienceDaily, 2025/7/18

全光晶片有望實現光速通訊
由華中科技大學、上海交通大學等組成的研究團隊，成功研發全球首款單晶矽全光可編程訊號處理晶片。該研究針對傳統光電轉換速度受限，以及全光處理中非線性效應不足、光損耗高等關鍵技術瓶頸，提出創新解方。團隊運用單晶矽光子平台，整合超低損耗波導、高品質因子（Q值）微共振器與PIN結構，實現光訊號的動態濾波、邏輯運算與訊號再生功能。此晶片具備高度整合與可擴展性，未來可廣泛應用於高速光通訊、人工智慧運算與智慧感測等領域，為下一世代光電整合技術奠定堅實基礎。
參考來源：Breaking the Bottleneck: All-Optical Chip Could Unlock Light-Speed Communication. ScienceDaily, 2025/7/9

良好的振動：科學家利用成像技術將熱量視覺化
伊利諾大學香檳分校的研究團隊透過電子ptychography技術，成功首度直接觀察到存在於扭轉雙層二維材料（如WSe2）中的幻聲子（phasons），這是一種與熱振動相關的特殊聲子模式。此技術突破顯微儀器解析極限，實現皮米級（picometer-scale）解析度，能精確顯示原子因熱而產生的微小移動（約 0.05 Å），使研究人員得以「看見熱本身」。該研究提供首個實證，證明幻聲子確實存在於莫爾（Moiré）結構中，這些扭轉層狀二維材料具有不匹配晶格，導致特有的低頻振動模式。研究結果不僅為熱傳導機制提供新視角，也可能應用於開發原子尺度熱管理材料與新型電子元件。例如未來可藉此辨識影響散熱效率的原子缺陷，優化導熱性能。該成果發表於《Science》期刊，為振動物理與二維材料研究開啟全新視野，預示顯微技術對未來奈米電子學與量子材料工程的革命性影響。(1050字；圖1)
參考來源：Good vibrations: Scientists use imaging technology to visualize heat. TechXplore, 2025/7/26

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