搶攻量子晶片商機！鴻海攜手英Wave布局量產

鴻海量子研發團隊投入晶片架構設計與前瞻技術研究。鴻海研究院

全球科技產業投入量子電腦研發多年，期盼解決大規模計算與模擬時的挑戰。儘管近年頻頻傳出可望商業化的消息，然而當量子電腦需要處理更多量子位元時，也面臨空間配置、系統穩定性、維護成本，以及光學對準精度等挑戰，也成為眾多業者布局此領域的最大挑戰。

鴻海研究院正探索以氮化鋁（AlN）與氧化鋁（Al2O3）做為近紫外光積體光路的核心材料，透過英國在台辦事處支持的「台英創新產業研究人員移地研究計畫（UK-TW Innovative Industries Programme；I2P）與英國新創 Wave Photonics 展開合作，將實際晶圓製程條件納入元件設計與模擬，協助加速光子晶片從設計走向製造，與鴻海研究院此次近紫外光子晶片研發需求高度契合。呼應鴻海研究院近紫外光子晶片在材料、元件設計與製程整合上的研發需求，因此雙方在技術能力上具高度互補性。

英國長期投入積體光學與光子晶片研究，並建立涵蓋學研機構、新創公司及晶圓代工夥伴的完整生態系。調查數據顯示，設立於英國營運的國際半導體企業中，有72%投入研發、設計及智慧財產權（IP）相關活動，反映出英國半導體產業研發及設計領域技術能量。而Wave Photonics的優勢不僅在於其技術與專業能力，更能根據實際製程限制，預先將薄膜厚度、材料折射率、側壁角度、最小線寬等納入模擬設計，讓設計更貼近實際成品，可大幅降低試錯成本。

台英攜手設計光子晶片  降低成本、提升量產可行性

專注於未來3至7年的前瞻技術研究的鴻海研究院，扮演鴻海集團邁向新產業發展目標的核心角色，以強化集團在技術與產品創新上的實力，並提升核心競爭力。鴻海研究院在量子電腦研究領域上涵蓋硬體、軟體等兩大方向，硬體方面設置離子阱實驗室，並發展量子控制系統及微型化。軟體方面則專注於量子最佳化、量子計量學、量子容錯計算等。

發展超過半世紀的矽基光子積體電路，儘管已廣泛應用於光通訊與光電整合領域，但矽材料對紫外光具有明顯吸收特性，難以支援Yb+等離子所需的近紫外光傳輸，也限制其在離子阱量子運算中的應用範圍。為此，鴻海研究院才選定氮化鋁與氧化鋁等近紫外相容材料，並透過最佳化光子元件幾何結構，建立符合離子阱精準聚焦需求的製程設計套件。為突破研究上的挑戰，該研究團隊也在陽明交大教授介紹下，開始與英國Wave Photonics接觸，進而開始申請I2P計畫。

鴻海研究院助理研究員梁世倫指出，合作初期，原本雙方預定的合作模式僅限於「遠端」與「線上」討論。只是積體光學研究過程中有大量細節需要「反覆來回討論」，加上鴻海團隊擁有的離子阱相關知識，Wave Photonics則具備積體光學設計專業知識，此種跨領域知識的往返溝通，若不在同一時區會讓討論效率大打折扣。

其次，由於合作過程中可能需要聯繫歐洲的晶圓製造廠商，當鴻海、Wave Photonics、歐洲廠商等分散在三個不同時區，會讓專案推動變得更困難。在Wave Photonics告知I2P平台後，鴻海研究院開始申請此計劃，並且順利通過嚴格的審查，讓我們得以面對面溝通，省去可能時差障礙。

目前鴻海研究院已經完成氮化鋁積體光子平台的元件設計與初步模擬驗證，這代表已完成從光纖輸入、晶片內傳輸，到光束由晶片表面出射並聚焦至離子位置的完整光路設計。研究團隊透過與Wave Photonics合作，進一步設計出聚焦式光柵耦合器，使其能精準對準晶片上方的離子，將原本仰賴外部精密對準的光學控制，推進到更穩定、更可整合的晶片層級。

這項設計不僅增進離子阱系統的穩定性，也為未來量子處理器擴充更多量子位元奠定基礎，讓離子阱量子電腦朝更穩定、小型化與可擴充的方向發展。

近紫外積體光子晶片的應用並不限於量子電腦，相關技術亦可延伸至精密光譜、原子與生化感測、高解析成像及精密光學檢測等領域，未來並具有應用於半導體光學量測的潛力。透過I2P串聯台英在量子技術與積體光學上的研發優勢，不僅協助鴻海研究院建立自主設計能力，也讓前瞻技術更快從實驗室走向產業應用，為台灣下一波量子與光子科技產業布局累積關鍵能量。