2026年2月19日——哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院（SEAS）及文理学院的科研人员开发出一种创新方法，可制造出迄今最小、最光滑的微型反射镜，用于操控被称为光子的单个光粒子。这些反射镜将在未来量子计算机、量子网络、集成激光器、环境传感设备等领域发挥关键作用。

由SEAS电气工程系林天赛讲席教授Marko Lončar、物理系Joshua and Beth Friedman校级教授Mikhail Lukin，以及SEAS电气工程助理教授Kiyoul Yang领导的团队在《Optica》期刊发表论文，介绍其制备高性能曲面光学反射镜的新方法。通过使用两片这种反射镜构建光阱，该团队展示了能操控近红外波段光子的尖端光学谐振器，这对量子计算中的单原子操控至关重要。

光学谐振器（又称光学腔）是现代光电器件的基础构件，从计时与光谱分析精密仪器到数据中心激光器与光互连设备均有应用。它们如同光波的“琴弦”：只有特定波长的光（而非声波）能在两镜之间共振增强。量子应用对这些光学腔体提出了更严苛的要求——需要更微型化且信号损耗更低的结构。

论文第一作者、前博士生Sophie Ding领导开发的微加工技术，源于实验物理学家构建超冷原子量子网络时遇到的实际难题。他们亟需兼具极致光滑表面、强原子-光子耦合特性、可定制波长及可扩展形状的光学腔体。

“我们需要这种高质量光子接口，以实现单光子与单原子的高效交互，从而构建高速、高保真的量子网络，”Lukin实验室博士后、论文合著者Brandon Grinkemeyer解释道。但现有光刻或蚀刻技术难以满足最严苛量子应用对镜面光滑度的要求。

Ding的新方法展现了“巧干胜于蛮干”的智慧：研究人员先在硅晶圆表面热氧化生成二氧化硅平坦层，去除后获得超光滑硅基底；随后沉积精密设计的透明氧化物介质反射堆栈；当从背面蚀刻并释放涂层时，内置机械应力会使其自动弯曲形成完美曲面镜。这种方法可精确控制镜面曲率半径与反射波长，兼具高度可扩展性和操作简便性。

“在微加工领域，我们常被'表面粗糙度取决于蚀刻或掩模工艺'的思维束缚，并为此过度优化，”Ding指出，“但利用材料本征特性，我们能用更简捷方法获得更稳定的结果。”

实验显示，这种微型谐振器在780纳米波长下达到90万的光学精细度（Finesse）纪录，意味着光子能在腔内往返近百万次后才散射。相比之下，光通信信号波长通常为1550纳米。

该技术制造的微型光学腔可应用于模块化量子计算——通过光纤中光子串联多个原子。这些腔体将成为量子态转换的关键接口：将原子量子信息转化为光信号传输，再写入另一个原子。其潜在影响远不止于量子计算，得益于卓越的通用性和可扩展性，该技术还可用于研制超紧凑激光器、光谱传感器，以及直接在芯片上集成多个光学谐振器的集成光子器件。