近日，上海本土企业璇相科技成功研制出全球首款可产生百万级原子光镊阵列的超表面芯片，在约4毫米直径的工作区域内生成了百万级光镊位点。该成果突破了长期制约中性原子量子计算规模化扩展的核心光学瓶颈，为迈向百万比特量级通用容错量子计算补齐了关键前置硬件能力。

超表面原子光镊艺术渲染图

中性原子量子计算，光镊阵列是"基础底座"

量子计算遵循量子力学规律，有望在药物研发、化学催化、材料合成、密码分析等领域提供远超经典计算机的算力。中性原子量子计算是其中一条备受瞩目的技术路线——科学家利用激光将冷却后的中性原子逐个囚禁在真空中，再通过激光将原子激发到高能态，利用原子间相互作用实现量子门操控。

在这一技术路线中，光镊阵列是整个系统的"基础底座"。每一个光镊是一束高度聚焦的激光，在真空中形成微型陷阱，把单个冷原子固定在焦点上。原子困不住，后续的装载、重排、操控和读出都无从谈起。通用容错量子计算对物理比特数量的需求在百万量级，光镊够不够多、够不够密，直接决定了这条路能走多远。

顶级设备上限仅约5万个陷阱

过去，光镊阵列的生成主要依赖空间光调制器（SLM）或声光偏转器。SLM的典型像素尺寸在4至20微米之间，受限于有效数值孔径，要把光聚焦到足以困住单个原子的微米级焦点，必须借助多级中继光学系统逐级缩小光斑，每经过一级光学元件，都会带来功率折损和像差。

据哥伦比亚大学团队估算，SLM大约需要300个像素才能稳定生成一个高质量陷阱，一台4000×4000像素的顶级SLM能产生的高均匀性陷阱上限仅约5万个。2025年9月，加州理工学院团队用两台空间光调制器生成约1.2万个光镊位点，最终捕获6100个中性原子，创下当时中性原子量子比特阵列的规模纪录。

超表面芯片：指尖大小集成数亿个纳米光学单元

璇相科技给出的解决方案是超表面芯片。超表面是一种由亚波长尺度的纳米柱阵列构成的平面光学器件，每个纳米柱精确调控穿过它的光波相位，激光穿过芯片时，数亿个纳米柱协同工作，直接在焦平面上形成预先设计好的光强分布。

与SLM相比，超表面的像素尺寸可做到几百纳米，远小于工作波长，意味着更大的有效数值孔径、更紧致的焦点，以及在同等面积内容纳更多光镊位点的能力。更关键的是，超表面可以跳过中继光学系统，直接把光镊阵列投射到原子工作区域。

百万光镊阵列测试结果图

璇相科技此次发布的芯片面向1064纳米波段优化，器件口径接近厘米级，有效数值孔径约0.65，在不经过任何中继光学系统的情况下，直接在约4毫米直径的工作区域内生成了百万级光镊位点。这是目前公开报道中，超表面光镊阵列达到的最大规模。

璇相科技×中器无量，联合攻关 

本次成果由璇相科技与原子量子计算企业中器无量联合攻关。璇相科技负责芯片研发，建立了AI辅助仿真与设计工具链，在GPU集群上完成光学单元设计、全片版图生成和参数优化；中器无量提供中性原子实验平台及系统级验证支持。

百万级光镊阵列的视场远大于现有系统设计指标，超大视场下的光路耦合和成像质量是验证中的核心难点。中器无量团队完成了激光器、超大视场物镜、真空腔和测试光路的适配，实现了芯片光镊阵列在真实平台上的光场验证，并将系统对光镊阵列的实际需求持续反馈至芯片设计、制备与验证迭代中，最终共同完成了从芯片制备、光场测试到真实中性原子平台实机验证的闭环。

多家企业已导入

上海另一家中性原子企业太一量生也已导入该系列光镊芯片，并开展大规模阵列相关实验。太一量生由前微软量子专家刘弘斌于今年1月在上海创办，成立不到两个月即完成首轮融资，目前已完成大规模光镊阵列的独立测量与验证。

上海在中性原子量子计算、光芯片、精密光学、微纳制造和高端激光器件等方向已形成较为完整的产业链基础。在资本端，上海设立了总规模150亿元的未来产业基金，定位为"耐心资本"，坚持"投早、投小、投硬科技"，已将中性原子量子计算作为重点支持方向，投资了不筹量子、太一量生等多家企业。

从百万光镊位点到百万原子捕获

需要指出的是，本次验证聚焦的是光场生成与系统适配，原子是否被实际装载、装载率如何，是下一阶段要攻克的课题。璇相科技方面强调，光镊芯片解决的是"先把足够多的位点建出来"这一步，原子能不能高效入位并稳定工作，最终取决于光学系统、装载方案、控制系统之间的整体协同。

面向下一阶段，璇相科技表示将联合上海量子产业生态伙伴，持续攻关十万级以上原子装载、整机系统集成与长期稳定运行等核心工程化课题。中器无量与璇相科技的中期目标为实现10万级原子装载与稳定捕获，远期目标迈向100万原子量级。

在商业化层面，中器无量规划了整机销售、云服务以及量智融合等特定解决方案，预测在材料研发、生物医药组合优化等场景会率先用上量子算力，并正在积极推进量子人工智能在AI领域的应用。