電子發燒友網綜合報道 10月9日消息，日本電信巨頭NTT聯合康奈爾大學、斯坦福大學宣布成功研發全球首款可編程非線性光子芯片，相關成果發表于《自然》雜志。這一突破不僅標志著光子芯片技術從“專用化”向“通用化”的跨越，更預示著人工智能、量子計算、5G/6G通信等領域將迎來算力與能效的革命性提升。

傳統光子器件受限于“一設備一功能”的設計模式，制造成本高昂且良率低下。NTT團隊基于氮化硅材料開發的這款芯片，通過投射特定結構化光圖案實現非線性光學特性的動態調控，可在單一芯片上快速切換多種非線性功能。例如，芯片可同時支持可調諧光源、光計算、量子頻率轉換等不同場景，突破了物理硬件的固定功能限制。

研究團隊指出，該芯片通過外部光圖案“編程”，可在制造后重構功能，有效補償生產誤差，提升大規模生產良率。

該研究成果將為多個應用領域賦能。如在量子計算領域，芯片可實現可編程量子頻率轉換器與量子光源，為量子比特提供高精度操控能力。

在通信基礎設施中，芯片支持寬范圍可調諧光源與任意波形發生器，顯著增強5G及6G基站性能。NTT提出的IOWN（創新型光與無線網絡）架構中，此類芯片可構建全光子網絡（APN），將延遲降低至現有方案的1/200，同時通過網狀光纖實現數據中心分散互聯，促進可再生能源利用。

在AI算力集群中，芯片可替代傳統電子加速器完成矩陣運算。中國光本位科技研發的128×128矩陣規模光子存內計算芯片已實現2560TOPS理論峰值算力，功耗比達3.2TOPS/W。NTT芯片通過非線性功能擴展，可進一步優化神經網絡訓練中的激活函數計算，提升模型推理效率。

據IDTechEx預測，到2035年光子集成電路市場規模將突破540億美元。NTT的突破正加速這一進程。中國企業在這一領域亦表現強勁。光本位科技通過硅光+相變材料異質集成技術，實現全球首款光芯片存算一體商業化；上海交大研發的非易失可編程光收發芯片支持400Gbps傳輸，靜態功耗接近零。

長期來看，光子芯片將推動計算架構向“光電融合”演進：中科院預測，單顆光子芯片算力未來可能相當于1000顆頂級GPU的總和。

從巴倫西亞理工大學2024年發布的首款通用可編程光子芯片，到NTT此次的非線性功能突破，光子計算正從實驗室走向產業化。