Buone notizie sul chip quantistico di fotoni del mio paese si sta diffondendo, la macchina per la litografia EUV è diventata "bambino abbandonato"?

Ricordo ancora che nel 18/19, la parola più popolare nel circolo della scienza e della tecnologia domestica era "sorpasso in curva". Al giorno d'oggi, quando sempre più aziende nazionali di semiconduttori affondano il cuore per produrre chip, il termine "sorpasso in curva" non viene menzionato così spesso. Probabilmente perché, dopo aver imparato a conoscere la vergogna, solo conoscere l'arte non va bene.
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Dopo che l'industria dei chip nazionale è stata presa di mira dal governo degli Stati Uniti, le carenze sono state completamente scoperte e il software di progettazione EDA, i materiali semiconduttori, le macchine per litografia EUV, ecc. Secondo la politica del governo degli Stati Uniti di "sparare il primo colpo", la maggior parte delle aspiranti aziende di semiconduttori ha scelto la strategia di sviluppo di mantenere un profilo basso e cercare di farsi coraggio.
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L'attitudine industriale dei chip domestici è stata infatti molto bassa negli ultimi due anni, ma l'idea e la pratica del "sorpasso in curva" non si è in realtà interrotta per un momento. È un tentativo molto importante di cambiare l'ecologia del tradizionale industria dei chip attraverso la tecnologia di comunicazione quantistica.
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Nuovi progressi della squadra dell'accademico Guo Guangcan
Recentemente, il team dell'accademico Guo Guangcan dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina ha compiuto progressi originali nella ricerca sull'archiviazione quantistica e sulle reti quantistiche, i risultati sono stati pubblicati sulla rivista di fama internazionale Nature Communications il 19 luglio. Da un punto di vista dettagliato, il risultato è un'innovazione nell'eco fotonico: ha richiesto un brevetto d'invenzione di "eco fotonico privo di rumore", che può essere utilizzato nella soluzione di archiviazione quantistica originale del mio paese con diritti di proprietà intellettuale indipendenti.
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In termini di implementazione, la soluzione combina in modo creativo diversi impulsi di controllo della frequenza e due processi di rifocalizzazione, in modo che il livello di energia superiore dell'eco del fotone emesso e il livello di energia superiore della popolazione residua siano diversi livelli di energia, quindi può essere filtrato attraverso il spettro Eliminare rigorosamente il rumore di emissione spontanea e risolvere il problema che il livello di energia superiore dell'emissione dell'eco del fotone e il livello di energia superiore della popolazione residua sono necessariamente contaminati allo stesso livello di energia, in modo che la tecnologia possa essere utilizzata nel quantum campo.
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I revisori di "Nature Communications" ritengono che questo programma sia un importante sviluppo verso la memoria quantistica ad alte prestazioni.
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Traccia chip nuova di zecca
I chip quantistici sono sempre stati considerati un'opportunità storica che i chip domestici non dovrebbero perdere. Per definizione, un chip quantistico integra circuiti quantistici su un substrato, quindi svolge la funzione di elaborazione delle informazioni quantistiche ed è considerato il "cervello" del "computer futuro". Naturalmente, la trasformazione dei chip tradizionali in sub-chip non avviene da un giorno all'altro e ha attraversato più fasi durante questo periodo.
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La prima è la proposta della tecnologia dei punti quantici dei semiconduttori. La teoria di base dei punti quantici dei semiconduttori è che un controllo del gate logico a singolo qubit e un gate NOT controllato a due qubit possono essere combinati con qualsiasi controllo del gate logico quantistico universale.Questo metodo ha un controllo conveniente, velocità ultraveloce, integrazione e parallelismo Compatibile con importanti vantaggi come la tradizionale tecnologia elettronica dei semiconduttori, pone le basi per lo sviluppo del calcolo quantistico pratico dei semiconduttori.
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Tuttavia, la tecnologia dei punti quantici dei semiconduttori presenta anche degli svantaggi: utilizza l'interazione di scambio tra punti quantici e qubit adiacenti per ottenere operazioni di gate logico quantistico multi-bit.Le operazioni di gate logico tra qubit non vicini devono passare attraverso una serie di porte adiacenti. La combinazione di operazioni è completata, il che aumenta notevolmente il numero e la difficoltà delle operazioni della porta logica nel processo di calcolo.
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Dopo i punti quantici dei semiconduttori, i sistemi qubit superconduttori sono diventati il ​​mainstream. Quest'ultimo utilizza concetti come cavità risonanti di trasmissione superconduttive per realizzare un bus di dati quantistici in cui i punti quantici di semiconduttori sono accoppiati con qubit non adiacenti, che risolve il problema della trasmissione di informazioni tra punti quantici non adiacenti.
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Al momento, le aziende nazionali sono già impegnate ad aprire completamente la catena del settore dei sistemi qubit superconduttori. Non molto tempo fa, Hefei Benyuan Quantum e Hefei Jinghe Integrated Circuit Co., Ltd. hanno firmato un accordo di cooperazione.Le due parti costruiranno congiuntamente un laboratorio congiunto di chip Quantum Benyuan-Jinghe, dedicato alla realizzazione dello sviluppo dell'intera catena dalla progettazione di chip quantistici al confezionamento e al collaudo. Attualmente, l'azienda ha lanciato due chip quantistici superconduttori, il Kuafu KF C6-130 a 6 bit e il Kuafu KF C24-300 a 24 bit.
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Kuafu KF C24-300 (Fonte immagine: sito ufficiale Origin Quantum)
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Poi torniamo all'argomento del nostro articolo.Il team dell'accademico Guo Guangcan ha promosso il progresso dei qubit ottici nell'archiviazione quantistica attraverso la tecnologia "noise-free photon echo", che ha eliminato un altro importante ostacolo per la realizzazione di chip quantistici ottici. La quantistica ha molte teorie oscure, tra cui la sovrapposizione quantistica, il collasso quantistico e l'entanglement quantistico. Tra questi, l'informatica quantistica deve realizzare l'entanglement quantistico per realizzare l'elaborazione delle informazioni, e più entanglement, meglio è. L'archiviazione quantistica consiste nel trasmettere informazioni attraverso i quanti di luce e memorizzare le informazioni attraverso gli atomi. L'archiviazione basata sulla tecnologia dell'eco quantistico di luce utilizza principalmente il principio dell'allargamento non uniforme reversibile controllato. Dopo che il mezzo assorbe completamente il segnale luminoso, rilascia lo stesso dopo un periodo di tempo Il segnale di eco dello stato quantistico. Il piano originale avrà inevitabilmente il problema dell'inquinamento acustico, che alla fine porterà alla distorsione delle informazioni.Il team dell'accademico Guo Guangcan ha risolto questo problema.
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Negli ultimi anni, il team dell'accademico Guo Guangcan ha ripetutamente compiuto progressi nel campo dei chip quantistici ottici. Non molto tempo fa, il team ha pubblicato i risultati della ricerca in Physical Review Letters: sulla base dell'effetto Hall della valle dell'energia fotonica, è stata realizzata un'interferenza quantistica nella struttura del chip isolante topologico correlato alla valle dell'energia.
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Oltre al team dell'accademico Guo Guangcan, il team di Jin Xianmin della Shanghai Jiaotong University è anche un team rappresentativo nel campo dei chip quantistici ottici nel mio paese. Qualche giorno fa il team di Jin Xianmin ha proposto il primo schema di calcolo quantistico ottico dedicato scalabile basato su un chip fotonico integrato per sistemi fisici, e per la prima volta ha implementato un algoritmo di accelerazione quantistica per il problema dell'"arrivo veloce" in un esperimento .
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Poiché i problemi sul percorso della tecnologia quantistica ottica vengono superati uno per uno, si prevede che l'industria dei chip creerà un percorso di evoluzione che non richieda più macchine litografiche EUV. Qui, è necessario menzionare la differenza tra chip quantistici leggeri e chip elettronici. Il progresso dei chip elettronici consiste nel rendere i transistor sempre più piccoli e ottenere prestazioni di sistema più elevate per area del chip, pertanto il processo di produzione dei chip elettronici si estenderà fino a 14 nm, 10 nm, 7 nm e 5 nm. Quando il processo raggiunge i 7 nm e inferiori, la macchina per litografia EUV è indispensabile, pertanto, quando la macchina per litografia EUV diventa un collegamento "collo bloccato", il mio paese non sarà in grado di entrare nel campo della produzione di chip elettronici al di sotto dei 7 nm.
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Al contrario, a causa del mezzo di trasmissione, il chip di fotoni stesso presenta i vantaggi di alta velocità, basso consumo energetico e anti-interferenza.Allo stesso tempo, il chip di fotoni non persegue il processo di produzione estremamente avanzato e il processo maturo può dare gioco ai vantaggi delle elevate prestazioni del sistema. , È ampiamente ottimista nei campi dell'informatica, della trasmissione, dell'archiviazione e della visualizzazione.
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Dal concept all'atterraggio
La tecnologia di comunicazione quantistica è molto apprezzata nel nostro paese e la maggior parte delle ricerche attuali si basa sulla teoria dell'entanglement quantistico della tecnologia di comunicazione quantistica della luce. La fine accademica ha risolto più e più volte i problemi tecnici relativi ai fotoni da un punto di vista tecnico, ma per ottenere l'atterraggio è ancora necessaria la partecipazione dell'industria.
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Dal punto di vista del progresso, il mio paese ha già iniziato l'industrializzazione nel campo delle comunicazioni sicure quantistiche ed è al primo posto a livello internazionale. Nel settembre 2017 è stata ufficialmente inaugurata la prima linea di comunicazione sicura quantistica al mondo, la linea Pechino-Shanghai. In futuro, tale tecnologia di sicurezza delle comunicazioni svolgerà un ruolo enorme nello sviluppo dei campi militari e civili. Attualmente, un gran numero di società quotate nazionali sono state incluse nei titoli del concetto di "comunicazione quantistica", tra cui Yaguang Technology, Guodeng Electronics, Hengtong Optoelectronics e China Great Wall.
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Nel campo dei chip, abbiamo visto il potenziale dei chip quantistici di luce e l'opportunità di "sorpassare in curva". Certo, alcune persone dicono che quando tutti corrono ad alta velocità, non è possibile sorpassare una curva ed è possibile solo cambiare corsia. Al momento, ci sono già aziende nazionali che producono chip quantistici.Se la visione di queste aziende è finalmente realizzata, allora abbiamo davvero aperto una nuova pista.