在量子计算与成像技术领域，一项突破性成果正引发广泛关注。由MITRE公司、麻省理工学院、科罗拉多大学博尔德分校及桑迪亚国家实验室联合开展的“MITRE量子登月计划”，成功研发出一款仅1平方毫米的光子芯片，其性能远超传统技术，为量子计算操控与成像领域带来革新性解决方案。
该项目的核心挑战源于量子计算的实际需求：要实现网络安全、药物研发等领域的潜在应用，量子计算机需操控数百万个量子比特，而传统方法需同时控制数百万束激光，技术难度极高。科研团队通过图像投影技术另辟蹊径，发现这一方案不仅能解决量子操控难题，还可应用于增强现实、生物医学成像等多个领域。实验中，芯片成功将《蒙娜丽莎》投影至比两个人类卵细胞更小的区域，展示了其超高精度的成像能力。
“项目初期，我们从未设想会开发出颠覆成像领域的技术。”量子登月计划负责人之一、科罗拉多大学博尔德分校教授马特·艾肯菲尔德表示。这款芯片每秒可投射6860万个独立光点（可扫描像素），性能是微机电系统（MEMS）微镜阵列的50余倍。麻省理工学院访问研究员温亨利称：“我们实现了衍射极限下的极致可扫描像素密度。”
芯片的微型悬臂阵列是其关键创新。每根微米级悬臂在电压作用下可偏离芯片平面弯曲，形成类似“跳台滑道”的结构。光线通过波导沿悬臂传输，从顶端射出时，含氮化铝的压电材料层会因电压伸缩，带动悬臂在二维平面内扫描光束。制造过程中，团队利用材料内部物理应力特性，使悬臂自然弯曲约90度，并通过顶层二氧化硅条防止侧向卷曲，确保弯曲方向精准可控。
尽管悬臂设计看似复杂，艾肯菲尔德透露其制造过程“异常顺利”。每根悬臂由数层亚微米材料堆叠而成，通过移除下方芯片层释放材料应力，实现自然弯曲。真正挑战在于协调悬臂运动与光束时序，以实现图像与视频的精准投射。MITRE公司研究员安迪·格林斯彭表示：“同步投射不同颜色、控制光点位置，需要解决无数技术细节。”目前，团队已通过单根悬臂成功投射动画片《查理·布朗的圣诞节》片段。
这款芯片的高光点投射速率，使其成为操控量子比特的理想工具。温亨利解释，量子计算机需规模化操控数百万量子比特，而传统方法需为每个量子比特配备独立激光，成本与复杂度极高。新型芯片通过移动光束的特性，可用远少于以往的激光数量实现对全部量子比特的控制，为可扩展量子计算机的研发铺平道路。
除量子领域外，芯片技术还展现出跨行业应用潜力。在3D打印领域，传统工艺需单束激光扫描物体表面，耗时数小时；而新型芯片可同时发射数千束激光，将工序缩短至分钟级。温亨利还提到，通过调整悬臂形状（如螺旋状），可开发用于细胞生物学或药物研发的芯片实验室，通过激光扫描实现样本成像或反应激发。“只要构想出有用结构，我们就能尝试实现。”他表示。
