康奈尔大学工程学院的研究团队成功研制出一款可编程光学芯片，通过光子合并技术实现光的颜色动态转换，无需为不同波长设计专用硬件。该成果发表于《自然》杂志，由彼得·麦克马洪教授团队主导，第一作者为Ryotatsu Yanagimoto，第二作者本杰明·阿什深度参与设备制造与测试。

传统线性光学器件中，光子频率固定且互不干扰，但麦克马洪团队聚焦的非线性光学领域，光子可通过相互作用改变频率。例如，两个低能光子可合并为一个高能光子，反之亦然。团队创新性地结合两项技术：其一，利用高压探针在芯片材料中施加强电场，突破常规频率转换限制;其二，借鉴20年前生物细胞操控领域的电场分布编程方法，实现光子路径的动态重构。麦克马洪解释：“通过控制材料局部非线性特性，我们可精准调控输出光的颜色。”

该芯片核心为平面晶体板，光子仅能沿水平方向传播。研究人员向“平板波导”发射激光后，可灵活控制不同颜色光子的组合方式，生成目标波长的光。团队在康奈尔纳米科学技术设施完成设备制造，本杰明·阿什主导了从设计到测试的全流程。麦克马洪强调，尽管当前设备处于原理验证阶段，但其高转换效率潜力可为可编程非线性光学领域开辟新路径。

在经典通信网络中，该芯片可作为光纤两端的“波长转换器”，动态调整光信号颜色以优化信息传输;在量子网络中，其集成化特性有望统一不同量子比特的波长，简化量子系统互联。麦克马洪指出：“若能将多种功能集成于单一设备，将成为构建高效光网络的关键工具。”

更多信息： Ryotatsu Yanagimoto 等，《可编程片上非线性光子学》，《自然》(2025)。期刊信息： 《自然》