一、如果你认为“镊子”只能是金属做的，那可能低估了光的想象力。
想象一下：一束高度聚焦的激光，像一只无形的手，在真空中“夹住”一个比头发丝还细百倍的原子，把它固定在原地、移动它、排列它，甚至用它来做计算——这不是科幻电影，而是正在发生的量子计算变革。
这把“光做的镊子”，其实真实的名字叫光镊（Optical Tweezers） ，由美国科学家阿瑟·阿什金于1986年发明。它的原理其实并不复杂：高度聚焦的激光会形成一个“光阱”，微粒会被梯度力“拉”向光强的中心区域，就像玻璃珠滚进碗底一样。光镊能捕获的物体小到什么程度呢？从纳米到微米尺度—病毒、细菌、单个细胞，甚至单个原子。
但真正让物理学界兴奋的，不是光镊能“夹”东西，而是它正在成为量子计算领域核心的工具之一。
二、光镊遇上量子计算：一场天作之合
量子计算有多个技术路线在并行推进：超导、离子阱、光量子、半导体量子点……而中性原子量子计算是近年来增长快、也非常受资本青睐的方向之一。
这条路线的基本思路非常优雅：用光镊阵列把冷却后的原子逐个囚禁在真空中，再用激光把原子激发到高能的“里德堡态”，利用原子之间的相互作用来实现量子门操作。QuEra、Atom Computing、Pasqal等国际量子计算公司押注的都是这条路线。
说得直白一点：光镊就是中性原子量子计算的“地基” 。原子困不住，后面的装载、重排、操控和读出都无从谈起。
而光镊能困住多少原子，直接决定了量子计算机能处理多复杂的计算问题。
三、从几百到六千一：2025年的“光镊大变革”
在2025年之前，光镊阵列通常只能囚禁几百个原子。但2025年9月，加州理工学院的Manuel Endres团队在《自然》杂志上发表了一篇吸引学术圈的论文：他们用光镊阵列成功囚禁了6100个高相干的中性原子比特。
这个数字意味着什么？量子比特数量直接从“百”级跨入了“千”级。
而实现这一突破的关键设备，正是空间光调制器（Spatial Light Modulator, SLM）。加州理工团队用两台空间光调制器生成了约12000个光镊位点，再从这些位点中成功囚禁了6100个铯原子。
空间光调制器在这里扮演的角色，相当于一个“光场雕刻师”——它把一束激光拆分成成千上万个独立可控的“光镊”，每一个光镊都可以独立地捕获、移动一个原子。
更精妙的是，研究团队采用了“动静结合”的策略：
l 空间光调制器（SLM） 构建大规模的静态光镊阵列，产生近12000个阱位；
l 声光偏转器（AOD）作为高灵活性的动态光镊，精确执行原子的重构、寻址与传输。
SLM负责“铺摊子”——用大规模静态光阱把原子先“装”进去；AOD负责“精装修”——把原子重新排列整齐，再运输到需要执行计算或读取的区域。这种分区式的量子计算方案，让6100个原子各就各位，在存储区实现了长达12.6秒的超长相干时间。
四、SLM的量子“格局”：从几千到几万、再到百万
加州理工的6100个原子只是一个开始。
按照哥伦比亚大学团队的估算，一台4000×4000像素的空间光调制器，能产生的高均匀性陷阱上限约为5万个。而SLM的典型像素尺寸在4到20微米之间，要把光聚焦到足以困住单个原子的微米级焦点，需要借助多级中继光学系统，这带来了功率损耗、像差和视场限制。
也就是说，SLM路线的天花板大概在几万到十万个原子量级。
但量子计算对“更多量子比特”的追求永无止境。2025年底到2026年初，新的技术路线开始浮现——超表面（metasurface）光镊芯片。哥伦比亚大学和清华大学的团队先后演示了36万和7.84万个光镊位点的生成。2026年，国内企业璇相科技更是发布了百万级超表面光镊阵列芯片。
超表面的像素尺寸可以做到几百纳米，远小于工作波长，能在同等面积内容纳更多光镊位点，还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。不过超表面是被动器件，图案一旦制造完成就固定了，动态重排和寻址仍然需要AOD等主动器件配合。
五、从光镊到量子计算的“中国力量”
在这场光镊驱动的量子计算竞赛中，中国力量正在加速入场。
剑芯光电（苏州）有限公司，前身为2014年创立于英国的CamOptics Ltd，由剑桥大学博士团队创立，2022年在苏州工业园区落地。公司专注于硅基液晶LCoS空间光调制器的研发与制造。
在光镊与量子计算的应用场景中，剑芯光电的空间光调制器产品已展现出明确的产业价值。公司官网显示，其LCoS空间光调制器可针对工作波长、相位调制量、器件尺寸、工作模式、响应时间等参数提供定制化服务，覆盖光通信、激光加工、光镊、生物医疗等多个领域。在量子通信与量子计算相关领域，剑芯光电致力于提供高性能LCoS芯片、空间光调制器、调制算法及系统集成的一站式光学解决方案。
值得一提的是，2025年6月，剑芯光电取得了一项名为“一种新型硅基液晶空间光调制器”的专利（授权公告号CN222952565U），该技术在反射率、衍射效率和相位平整度等方面进行了优化，可有效提升相位调制切换速度——这对于需要高速、高精度光束整形的光镊应用来说，是直接相关的性能提升。
六、光镊的“出圈”之路：不止于量子计算
光镊技术的影响力远不止于量子计算。
在生物医学领域，光镊可以对单分子、细胞器、病毒进行非接触、无损伤的精确操控。2025年，光镊切片显微术实现了悬浮生物细胞的全光式三维成像；科研人员还利用光镊完成了纳米转子转动取向的量子极限控制。
在光学分选领域，光镊利用光力对颗粒进行高分辨率、非侵入性的分选，推动了物理学、生物医学、纳米科学、材料科学等多个领域的前沿研究。
在全息光镊领域，空间光调制器更是核心器件——通过加载计算全息图，SLM可以产生任意排列分布的点光阱大阵列，同时捕获多个微粒，并可独立控制每个光阱。中科院西安光机所与瑞士洛桑联邦理工学院在2025年联合提出的光镊切片显微术，正是基于全息光镊技术。
可以说，空间光调制器正在成为连接“光镊技术”与“量子计算”的关键桥梁。从生物实验室的单细胞操控，到量子计算机的千级原子阵列，SLM让“一束光”具备了前所未有的“塑造力”。
七、结语
1986年，阿瑟·阿什金发明光镊的时候，大概不会想到，这把“光做的镊子”有朝一日会成为量子计算的核心工具。将近四十年后的现在，光镊正在把一个个原子排列成量子计算机的“算盘珠”，而空间光调制器则是那位沉默的雕刻师，把一束平凡的光雕琢成成千上万只准确的“量子之手”。
从6100到5万，从SLM到超表面，光镊技术的演进远未结束。而在这个进程中，中国自主研发的空间光调制器厂商——无论是剑芯光电的LCoS-SLM，还是更前沿的超表面光镊芯片——正在为这场量子变革提供越来越重要的“中国制造”底座。
光镊的故事，才刚刚开始。
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