光子是量子通信的天然媒介：在光纤中以光速传播，室温下相干时间极长，且几乎不与环境相互作用（同时也是其操控困难的原因）。集成量子光子学（Integrated Quantum Photonics）试图将量子光学实验室中的大型光学台缩小到硅芯片尺寸，实现可批量制造、高稳定性的量子光学电路。
## 技术基础
集成量子光子芯片将以下元件集成在同一芯片上：
**光子源**：单光子源或纠缠光子对源。常用方案包括：自发参量下转换（SPDC）源，通过非线性晶体产生纠缠光子对；量子点（InAs/GaAs），能发射确定性单光子，是目前质量最高的单光子源。
**波导和干涉仪**：硅（Si）、氮化硅（Si₃N₄）或磷化铟（InP）波导引导光子传播；Mach-Zehnder 干涉仪实现量子门操作。
**单光子探测器**：超导纳米线单光子探测器（SNSPD）效率超过 98%，时间分辨率达皮秒量级，是最先进的单光子探测技术，但需要低温环境（4K 以下）。
**相位调制器**：通过电光效应或热光效应快速调整光相位，实现可重构量子电路。
## 主要研究机构与公司
**PsiQuantum**：押注硅光子路线，目标是在标准 CMOS 晶圆厂制造量子光子芯片，终极目标是百万量子比特量子计算机。
**Quix Quantum（荷兰）**：已商业化提供 20 模式量子光子处理器，用于量子机器学习和量子采样研究。
**NTT（日本）**：在集成量子光子学和基于光子的量子网络接口方面有长期投入。
**Intel / imec**：利用半导体制造基础设施开发量子光子互连，用于连接低温超导量子处理器与室温控制电路。
## 与其他量子平台的接口
集成量子光子学的另一重要角色是作为不同量子计算平台之间的”量子总线”：光子可以在室温下传播数公里（在光纤中），将超导量子处理器（低温）与其他量子节点连接起来，是构建量子互联网不可缺少的物理层技术。
与超导量子比特的光子-微波转换（量子转换器）是当前最活跃的研究方向之一，参见 [Nature Physics 综述](https://www.nature.com/articles/s41567-023-02129-w)；[量子互联网](https://sunqi.org/quantum-internet-zh/)。
—
