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武汉光谷量子打造一流量子器件生产线
来源: 发布日期:2021-03-25 09:27

光谷科创大走廊规划提到,着力打造“光芯屏端网”万亿级光电子信息产业,要布局量子通信等下一代通信领域。23日从武汉光谷量子技术有限公司(以下简称“光谷量子”)获悉,该企业已研发出量子保密通信核心器件的样品,并已搭建产线进行量子器件产业化。

光谷量子总经理、总工程师王肇中教授介绍,今年年初,企业成功自主研制出首个量子器件——InGaAs/InP单光子雪崩二极管(SAPD)样品,该器件作为近红外单光子探测器的核心部件,直接影响着量子保密通信的质量。其研发成功,意味着在量子通信领域,核心部件在实现国产化的进程中迈出了一大步。

王肇中介绍,光通信是用光纤来传输信号的,在传输信号时,每秒钟有数以百亿计的光子通过光纤,利用近邻效应,人们总可以把它分出一点来窃听它的状态。而量子纠缠态光子无法分割和复制,这种特性确保了量子通信中的信息安全。量子通信最大的优势,在于“防窃听”“一次一密”“阅后即焚”。

王肇中介绍,量子技术的核心部件会成为未来十年的爆发性产品,为国民经济带来巨大效益。如结合激光雷达技术应用于无人驾驶领域。

激光雷达是自动驾驶不可或缺的关键部件,与摄像头、毫米波雷达等共同构成了自动汽车感知外部世界的“眼”,当带有量子技术色彩的SPAD技术加持后,能提升激光雷达探测精度和速率,从而使无人驾驶车辆能达到第五级自动驾驶水平,即最可靠的全天候的水平。

2016年,武汉光谷量子技术有限公司在汉成立,引入从事量子器件研究30多年的著名纳米学家王肇中掌舵,实现量子技术产业化,公司花了整整4年时间。王肇中对产线建设和工艺生产中的精度、湿度、防震和洁净度都提出了极为苛刻的标准,“量子的质量、电荷、能量都非常精细,量子器件的微纳加工要精益求精,只有高水平的芯片产线才能生产出性能可靠的量子芯片”。

在光谷量子看到,厂房内部像光电子生产线一样,按性能划分为外延间、光刻间、刻蚀和介质镀膜间、测试间及封装间。目前已在进行试产,未来可具小批量生产规模。

“目前,光谷量子的量子阵列芯片研发生产水平已达国内前列。”王肇中表示,五年之内,企业力争让国内的量子阵列芯片在世界有一定地位,“我们要能够拥有并参与发言权、定标权。”

王肇中:5年内培养出国际水平技术队伍

走进王肇中的办公室,“宁静致远”四个大字赫然入目,75岁的王肇中说:“我在海外先进的研究单位搞了30多年的研究,要回来为国家做事,如果对国家生产、国民经济没有贡献,那将是一辈子的遗憾,因此要把研发的成果产业化,即便是70多岁也不算晚。”

“工艺积累是一个漫长的过程,需要一点点积累,这是国内光电子芯片生产领域的一个主要短板。”开始的几年,每周王肇中都会和设计院、建设单位碰头,去输出新理念和新思想,包括质量管控、工程工艺等,现在每天都要抽一小时时间和公司研发人员一起讨论研发与生产中的技术问题,日积月累、厚积薄发解决工艺问题。

当今世界量子芯片的制造主要还停留在手工操作阶段,王肇中形容其为“绣花”,是利用精巧设备来“绣花”。

“‘绣花’要在安静环境下。”王肇中表示,海内外不少优秀博士已加入团队,他会继续心无旁骛培养人才队伍,争取两三年内让更多顶级工程师“出师”,争取在五年内培养出一支光电子芯片制作领域能达到国际水平的技术队伍。

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