硅光新应用：两家创业公司Xanadu和Voyant Photonics近期分别获得投资

先前有读者留言，让小豆芽介绍一下硅光的主要应用领域。目前硅光主要应用于光模块，将原先的分离光器件单片集成在同一块芯片上，进而实现高速率的信号传输。这一类的公司包括Intel、Luxtera、Acacia等，目前相关产品都已经实现了量产。其实硅光的应用领域并不局限于光通信，小豆芽之前的笔记介绍过基于硅光的深度学习芯片(光学AI芯片新玩家——Luminous Computing)。这篇笔记借助于两篇行业新闻，聊一聊硅光的其他应用。

Xanadu公司成立于2016年，是一家加拿大公司，其致力于利用硅光芯片实现量子计算。近期Xanadu获得了3200万美金的投资(https://www.theglobeandmail.com/business/article-toronto-startup-xanadu-raises-32-million-to-help-build-worlds-most/) 。从他们官网的信息看来，他们在quantum software方面的进展更多一点，提出了多个量子算法。关于光芯片如何实现量子计算，官网上没有给出具体的技术方案信息。官网中提到使用光芯片产生的压缩态(squeezing state)作为量子比特。在Xanandu唯一的一篇专利中，他们给出了具体的产生压缩态的光路结构，如下图所示，

（图片来自文献1）

该光路相对比较简单，主要由两个带有热调相移器的Mach-Zehnder干涉器、一个螺旋线型波导构成。其中螺旋线型波导430用于产生压缩态，Xanadu还提出了基于微环结构的压缩态产生方案，如下图所示。

（图片来自文献1）

关于量子态的操控部分，小豆芽没有查阅到相关的文献与报道。可能是Xanadu未对外发布或者进展不多，否则的话，仅仅凭这个压缩态的产生(远低于学术界的最高水平)，肯定无法融到3200万美金。虽然Xanadu在量子算法领域有很多进展，但是离开了硬件的发展，这些都是无源之水。期待后续他们具体的实验进展报道。

另一家公司Voyant Photonics致力于使用硅光芯片实现激光雷达(LiDAR), 其主要创始人都毕业于康奈尔大学，师从硅光大牛Michal Lipson。近期Voyant Photonics获得了430万美金的投资(https://techcrunch.com/2019/07/16/voyant-photonics-raises-4-3m-to-fit-lidar-on-the-head-of-a-pin/）。其主要的技术为在硅光芯片内实现光相控阵列，用来调控光束的传播方向，进而作为无人驾驶的眼睛。技术细节可参看小豆芽之前的笔记光学相控阵列。在Voyant的官网中，提出要实现指尖上的激光雷达，如下图所示。

（图片来自https://techcrunch.com/2019/07/16/voyant-photonics-raises-4-3m-to-fit-lidar-on-the-head-of-a-pin/）

Lipson研究组在2018年实现了含512个元素的相控阵列，可实现70°*14°视场的光束调节，系统的功耗为1.8W。芯片内的光路结构如下图所示，主要包括MMI_1x2分束器和热相移器。

（图片来自文献2）

采用特殊的结构设计(基于模式复用， spatial-mode multiplexing)，其热相移器的功耗非常小，2.6毫瓦可实现pi的相位调节，具体结构如下图所示，

（图片来自文献3）

Voyant的主要技术应该是借助于Lipson这几篇LiDAR的相关进展和其在硅光领域的积累，将实验室的paper成果转换为可实用的产品。

以上是对这两家硅光公司的简单介绍，他们代表了硅光的两个新兴的应用领域，分别是量子计算和激光雷达。虽然这两家公司目前还处于起步阶段，还没有相关的产品问世，但是这代表了未来的无限可能性。期待这两家公司的后续进展报道。

文章中如果有任何错误和不严谨之处，还望大家不吝指出，欢迎大家留言讨论。

参考文献:

1. A. Dutt，et.al., "Methods and apparatus for producing highly tunable squeezed light".
2. S. Miller, et.al., "512-Element Actively Steered Silicon Phased Array for LowPower LIDAR ".
3. Y. Chang, et.al., "resonance-free light recycling".