量子技术通过光子集成电路从理论走向现实：未来潜力与全球发展( 二 ) _信息快讯

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图 | qPIC 中各组件的类型以及架构平台对比表（来源：Nature Reviews Physics）
通过上图可以清楚地了解 qPIC 中各组件的发展水平，就目前的研究表明如果想要实现相同的功能已经有不同器件类型和架构平台可供选择，但是不同的技术路线有着各自的优缺点，这些器件往往是为了适应某些特殊应用场景下而设计的。
而下图进一步地中向我们介绍 qPIC 在不同量子技术应用环境下时的组件构成，例如在储存中继器、单向量子计算机、量子密钥分布、玻色子采样和量子成像等应用环境使用的组件是不一样的。

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图 | 不同量子技术案列中使用 qPIC 中各组件的统计表（来源：Nature Reviews Physics）
虽然这些 qPIC 器件存在各种各样的问题，但都面临着一个共同问题就是如何将各组件的光子损耗减少到能够进行量子应用水平，尤其当多个组件耦合在一起进行工作时，这种情况下的光子损耗会让所设计的量子技术无法实现。因此目前来说 qPIC 面临的挑战主要是需要平衡不同的需求并提高性能，通过研究提出新的解决方案来克服这些障碍。
IPQT 技术的全球研究现状量子技术的产业应用和市场渗透方面仍处于早期阶段，目前一个很大的潜在市场在未来几年内量子技术将成为大数据中心、5G 和物联网应用中的领先技术。通过刺激量子技术的研发，并且能够建立一个研究集群是非常必要的。
令人欣慰的是许多国家一直在大力投资量子领域的研究，例如在欧美国家当中，欧洲拥有着在光子集成方面的丰富经验和专业知识以及一个充满活力的研究创新生态系统， IPQT 和 qPIC 技术一直欧洲某些结构如 ERA- NET 重点资助的项目，目标是优化量子光子电路集成化中需要的材料，结构和器件。
而澳大利亚也是光子学领域的研究和产业化的传统强国，几个基于光谱学、网络安全和量子计算领域的初创企公司出现，推动了他们向量子光子学方向的转变；同时美国政府、学术和私营部门的资助对 PIC 技术的开发和制造发挥着重要作用，他们希望重点解决 PIC 中材料、制造、设备连接和标准化方面的挑战。
加拿大的研究重点则是偏向于量子加密安全、环境和健康监测传感器等领域；对于亚洲来说，中国一直在大力支持光量子技术的发展，实现了基于光子的量子计算机和远距离通信 QKD 领域等方向的突破，并且自 2015 年以来中国先后投入了约 5000 万元用于量子技术的开发。
而新加坡大约在 15 年前就建立了国家级量子技术中心，其目标是将量子科学技术发展为现实世界可应用的解决方案；传统光学强国日本受益于其集成光子学技术的强大背景，并已将部分技术开发用于商业光通信，例如应用片上光波导电路首次应用在 QKD 技术中，日本政府将光学和量子技术视为优先研发领域，并于 2020 年制定了量子技术创新战略。这些国家对量子技术的开发和重视都是推动基于集成光子学的量子技术前进的重要动力。
IPQT 的技术潜力和巨大市场IPQT 的发展不仅需要硬件、软件的创新，还需要一条全新适配生产线来满足未来的标准化生产，特别是低损耗器件的制造。并且随着量子模拟技术和 AI 技术的发展将会加快相关器件的材料、设计和算法的开发。因此现在欧美和亚洲很多商业公司也参与到这项技术的研发当中，企图获得该项技术在未来市场当中的话语权。

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