光力学量子换能器：进展与挑战（特邀）

Abstract

固态量子比特（如超导、半导体等）主要工作于微波（GHz）频段。然而，该频段的量子信号在室温环境下存在较大的损耗，难以实现长距离传输，这一技术难题也是未来部署分布式量子计算、量子计算网络的重要瓶颈。将微波频段量子信号转换为光学频段（尤其是光通信波段）的量子换能器是解决该瓶颈问题的重要方案之一。近年来，光力学量子换能器因其具有低噪声、大带宽、高效率的发展潜力，且易于大规模芯片集成，成为量子换能器领域的研究热点。首先，系统综述了光力学量子换能器的基本原理与关键性能指标，包括转换效率、带宽、附加噪声与品质因子等，分析其物理机制与参数之间的制约关系；随后，重点梳理了薄膜型、光声晶体（OMC）型、体声波谐振器（BAR）型与微盘型这四种换能器的主要研究进展，分别评述其实现原理、性能水平及发展瓶颈；最后，针对量子换能器领域面临的重大挑战，对其未来发展方向进行了展望，包括协同度优化、低噪声和宽带工作能力、异质结构与新材料引入以及系统级优化设计等。该研究成果可为从事光力学量子换能器研究或对相关领域感兴趣的科研人员提供参考。