¿Buenas noticias sobre el chip cuántico de fotones de mi país se está extendiendo, la máquina de litografía EUV se ha convertido en "niño abandonado"?

Todavía recuerdo que en 18/19, la palabra más popular en el círculo nacional de ciencia y tecnología era "adelantar en una curva". Entre ellos, la industria de chips y la palabra se combinaron más estrechamente y con mayor frecuencia. Hoy en día, cuando cada vez más empresas nacionales de semiconductores hunden sus corazones en fabricar chips, el término "adelantamiento en las esquinas" no se menciona con tanta frecuencia. Probablemente porque, después de aprender a conocer la vergüenza, solo conocer el arte no es bueno.
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Después de que el gobierno de los Estados Unidos atacara la industria nacional de chips, las deficiencias quedaron completamente expuestas y el software de diseño EDA, los materiales semiconductores, las máquinas de litografía EUV, etc. se han convertido en "cuellos atascados". Bajo la política del gobierno de los Estados Unidos de "disparar el primer tiro", la mayoría de las empresas de semiconductores aspirantes han optado por la estrategia de desarrollo de mantener un perfil bajo y tratar de ser valientes.
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De hecho, la actitud industrial de los chips domésticos ha sido muy baja en los últimos dos años, pero la idea y la práctica de "adelantar en las curvas" no se ha interrumpido ni por un momento. Es un intento muy importante de cambiar la ecología de los tradicionales industria de chips a través de la tecnología de comunicación cuántica.
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Nuevo avance del equipo del académico Guo Guangcan
Recientemente, el equipo del académico Guo Guangcan de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China ha logrado un progreso original en el almacenamiento cuántico y la investigación de redes cuánticas.Los resultados se publicaron en la revista de renombre internacional Nature Communications el 19 de julio. Desde un punto de vista detallado, el resultado es una innovación en eco de fotones. Ha solicitado una patente de invención de "eco de fotones sin ruido", que se puede utilizar en la solución de almacenamiento cuántico original de mi país con derechos de propiedad intelectual independientes.
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En términos de implementación, la solución combina de manera creativa diferentes pulsos de control de frecuencia y dos procesos de reenfoque, de modo que el nivel de energía superior del eco de fotón emitido y el nivel de energía superior de la población residual son niveles de energía diferentes, por lo que se puede filtrar a través del espectro Elimine estrictamente el ruido de emisión espontánea y resuelva el problema de que el nivel de energía superior de la emisión de eco de fotones y el nivel de energía superior de la población residual están necesariamente contaminados al mismo nivel de energía, de modo que la tecnología se pueda utilizar en el espectro cuántico. campo.
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Los revisores de "Nature Communications" creen que este programa es un avance importante hacia la memoria cuántica de alto rendimiento.
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Pista de viruta nueva
Los chips cuánticos siempre se han considerado una oportunidad histórica que los chips nacionales no deben dejar pasar. Por definición, un chip cuántico integra circuitos cuánticos en un sustrato, y luego lleva a cabo la función de procesamiento de información cuántica, y es considerado como el "cerebro" de la "computadora del futuro". Por supuesto, la transformación de chips tradicionales en sub-chips no se logra de la noche a la mañana y ha pasado por múltiples etapas durante este período.
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La primera es la propuesta de la tecnología de puntos cuánticos de semiconductores. La teoría central de los puntos cuánticos de semiconductores es que un control de puerta lógica de un solo qubit y una puerta NOT controlada de dos qubit se pueden combinar con cualquier control de puerta lógica cuántica universal. Este método tiene un control conveniente, velocidad ultrarrápida, integración y paralelismo Compatible con importantes ventajas como la tecnología electrónica de semiconductores tradicional, sienta las bases para el desarrollo de la computación cuántica práctica de semiconductores.
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Sin embargo, la tecnología de puntos cuánticos de semiconductores también tiene inconvenientes. Utiliza la interacción de intercambio entre puntos cuánticos adyacentes y qubits para lograr operaciones de puerta lógica cuántica de múltiples bits. Las operaciones de puerta lógica entre qubits no vecinos deben pasar a través de una serie de puertas vecinas. La combinación de operaciones se completa, lo que aumenta en gran medida el número y la dificultad de las operaciones de la puerta lógica en el proceso de cálculo.
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Después de los puntos cuánticos semiconductores, los sistemas qubit superconductores se han convertido en la corriente principal. Este último utiliza conceptos como cavidades resonantes de transmisión superconductora para realizar un bus de datos cuánticos en el que los puntos cuánticos semiconductores se acoplan con qubits no vecinos, lo que resuelve el problema de la transmisión de información entre puntos cuánticos no adyacentes.
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En la actualidad, las empresas nacionales ya se han comprometido a abrir completamente la cadena de la industria del sistema qubit superconductor. No hace mucho, Hefei Benyuan Quantum y Hefei Jinghe Integrated Circuit Co., Ltd. firmaron un acuerdo de cooperación. Las dos partes construirán conjuntamente un laboratorio conjunto de chips cuánticos Benyuan-Jinghe, dedicado a realizar el desarrollo de toda la cadena a partir del diseño de chips cuánticos. al envasado y pruebas. Actualmente, la compañía ha lanzado dos chips cuánticos superconductores, el Kuafu KF C6-130 de 6 bits y el Kuafu KF C24-300 de 24 bits.
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Kuafu KF C24-300 (Fuente de la imagen: sitio web oficial de Origin Quantum)
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Volviendo al tema de nuestro artículo, el equipo del académico Guo Guangcan ha promovido el progreso de los qubits ópticos en el almacenamiento cuántico a través de la tecnología de "eco de fotones sin ruido", que ha despejado otro obstáculo importante para la realización de chips cuánticos ópticos. Quantum tiene muchas teorías oscuras, incluida la superposición cuántica, el colapso cuántico y el entrelazamiento cuántico. Entre ellos, la computación cuántica necesita realizar el entrelazamiento cuántico para realizar el procesamiento de la información, y cuanto más entrelazamiento, mejor. El almacenamiento cuántico es transmitir información a través de cuantos de luz y almacenar información a través de átomos. El almacenamiento basado en la tecnología de eco cuántico de luz utiliza principalmente el principio de ensanchamiento no uniforme reversible controlado. Después de que el medio absorbe completamente la señal de luz, libera la misma después de un período de tiempo La señal de eco del estado cuántico. El plan original inevitablemente tendrá el problema de la contaminación acústica, que eventualmente conducirá a la distorsión de la información. El equipo del académico Guo Guangcan ha resuelto este problema.
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En los últimos años, el equipo del académico Guo Guangcan ha logrado avances repetidos en el campo de los chips cuánticos ópticos. No hace mucho, el equipo publicó los resultados de la investigación en Physical Review Letters. Basado en el efecto Hall del valle de energía fotónica, se observó interferencia cuántica en la estructura del chip aislante topológico relacionado con el valle de energía.
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Además del equipo del académico Guo Guangcan, el equipo de Jin Xianmin de la Universidad Jiaotong de Shanghai también es un equipo representativo en el campo de los chips cuánticos ópticos en mi país. También fue hace unos días que el equipo de Jin Xianmin propuso el primer esquema de computación cuántica óptica dedicada escalable basado en un chip integrado fotónico para sistemas físicos, y por primera vez implementó un algoritmo de aceleración cuántica para el problema de la "llegada rápida" en un experimento. .
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A medida que los problemas en la ruta de la tecnología óptica cuántica se superen uno por uno, se espera que la industria de los chips cree una ruta de evolución que ya no requiera máquinas de litografía EUV. Aquí, es necesario mencionar la diferencia entre los chips cuánticos ligeros y los chips electrónicos. El avance de los chips electrónicos es hacer que los transistores sean cada vez más pequeños y lograr un mayor rendimiento del sistema por área de chip. Por lo tanto, el proceso de fabricación de chips electrónicos se extenderá a lo largo de 14 nm, 10 nm, 7 nm y 5 nm hasta abajo. Cuando el proceso alcanza los 7 nm o menos, la máquina de litografía EUV es indispensable. Por lo tanto, cuando la máquina de litografía EUV se convierte en un enlace de "cuello atascado", mi país no podrá ingresar al campo de la fabricación de chips electrónicos por debajo de 7 nm.
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Por el contrario, debido al medio de transmisión, el chip de fotones en sí tiene las ventajas de alta velocidad, bajo consumo de energía y antiinterferencias. Al mismo tiempo, el chip de fotones no persigue el proceso de fabricación extremadamente avanzado, y el proceso maduro puede Dar rienda suelta a las ventajas del alto rendimiento del sistema., Es ampliamente optimista en los campos de la informática, la transmisión, el almacenamiento y la visualización.
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Del concepto al aterrizaje
La tecnología de la comunicación cuántica es muy valorada en nuestro país, y la mayoría de las investigaciones actuales se basan en la teoría del entrelazamiento cuántico de la tecnología de la comunicación cuántica de la luz. El fin académico ha resuelto los problemas técnicos relacionados con los fotones desde un punto de vista técnico una y otra vez, pero para lograr el aterrizaje aún se requiere la participación de la industria.
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Desde la perspectiva del progreso, mi país ya ha comenzado la industrialización en el campo de las comunicaciones cuánticas seguras y se encuentra en el nivel líder internacional. En septiembre de 2017, se inauguró oficialmente la primera línea troncal de comunicación cuántica segura del mundo, la línea troncal Beijing-Shanghai. En el futuro, esta tecnología de seguridad de las comunicaciones desempeñará un papel fundamental en el desarrollo de los campos militar y civil. En la actualidad, un gran número de empresas nacionales que cotizan en bolsa se han incluido en las acciones del concepto de "comunicación cuántica", incluidas Yaguang Technology, Guodeng Electronics, Hengtong Optoelectronics y China Great Wall.
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En el campo de los chips, hemos visto el potencial de los chips cuánticos ligeros y una oportunidad para "adelantar en una curva". Por supuesto, algunas personas dicen que cuando todos corren a alta velocidad, no es posible adelantar en una curva y solo es posible cambiar de carril. En la actualidad, ya hay empresas nacionales que fabrican chips cuánticos. Si finalmente se hace realidad la visión de estas empresas, habremos abierto una nueva vía.