私の国の光子量子チップについての朗報が広まり、EUVリソグラフィーマシンは「捨て子」になりましたか？

18/19年、国内の科学技術界で最も人気のあった言葉は「追い越し」だったことを今でも覚えています。その中で、チップ業界とその言葉は最も密接に組み合わされ、最も頻繁に使われていました。今日、ますます多くの国内の半導体企業がチップを作るために彼らの心を沈めるとき、「追い越し」という用語はそれほど頻繁に言及されません。恥を知ることを学んだ後、芸術を知ることだけが良くないからだろう。
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国内のチップ産業が米国政府によって標的にされた後、欠点は完全に明らかになり、EDA設計ソフトウェア、半導体材料、EUVリソグラフィーマシンなどは「行き詰まった首」になりました。 「最初のショットを撃つ」という米国政府の方針の下で、ほとんどの意欲的な半導体企業は、目立たず、勇気を出そうとする開発戦略を選択しました。
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国内チップの産業態度は確かに過去2年間非常に低いですが、「追い越し」のアイデアと実践は実際には一瞬中断されていません。伝統的なエコロジーを変えることは非常に重要な試みです。量子通信技術によるチップ産業。
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学者GuoGuangcanのチームの新たな進歩
最近、中国科学技術大学の学者Guo Guangcanのチームが、量子ストレージと量子ネットワークの研究において独自の進歩を遂げました。その結果は、7月19日に国際的に有名なジャーナルNatureCommunicationsに掲載されました。詳細な観点から、その結果はフォトンエコーの革新であり、独立した知的財産権を持つ私の国のオリジナルの量子ストレージソリューションで使用できる「ノイズのないフォトンエコー」の発明特許を申請しました。
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実装に関しては、このソリューションは、異なる周波数制御パルスと2つのリフォーカスプロセスを創造的に組み合わせているため、放出された光子エコーの上限エネルギーレベルと残留集団の上限エネルギーレベルは異なるエネルギーレベルであるため、スペクトル自然放出ノイズを厳密に排除し、光子エコー放出の上限エネルギー準位と残留集団の上限エネルギー準位が必然的に同じエネルギー準位で汚染されるという問題を解決し、この技術を量子で使用できるようにします。分野。
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「ネイチャーコミュニケーションズ」のレビューアは、このプログラムが高性能量子メモリに向けた重要な開発であると信じています。
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真新しいチップトラック
量子チップは、国内のチップが見逃してはならない歴史的な機会と常に考えられてきました。定義上、量子チップは量子回路を基板上に集積し、量子情報処理の機能を担い、「未来のコンピュータ」の「頭脳」と見なされています。もちろん、従来のチップからサブチップへの変換は一夜にして達成されるわけではなく、この期間中に複数の段階を経てきました。
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一つ目は、半導体量子ドット技術の提案です。半導体量子ドットの核となる理論は、単一量子ビット論理ゲート制御と2量子ビット制御NOTゲートを任意のユニバーサル量子論理ゲート制御と組み合わせることができるというものです。この方法は、便利な制御、超高速、統合、並列処理を備えています。 。従来の半導体電子技術などの重要な利点と互換性があり、実用的な半導体量子コンピューティングの開発の基礎を築きます。
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ただし、半導体量子ドット技術には欠点もあり、隣接する量子ドットと量子ビット間の交換相互作用を利用して、マルチビット量子論理ゲート操作を実現します。非隣接量子ビット間の論理ゲート操作は、一連の隣接ゲートを通過する必要があります。操作の組み合わせが完了すると、計算プロセスでの論理ゲート操作の数と難易度が大幅に増加します。
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半導体量子ドットの後、超伝導量子ビットシステムが主流になりました。後者は、超伝導透過共鳴空洞などの概念を使用して、半導体量子ドットが隣接しない量子ビットと結合される量子データバスを実現し、隣接しない量子ドット間の情報伝送の問題を解決します。
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現在、国内企業はすでに超電導量子ビットシステムの産業チェーンを完全に開放することを約束しています。つい最近、合肥ベンユアン量子と合肥ジンゲ集積回路株式会社が協力協定を締結し、量子チップ設計からチェーン全体の発展を実現するためのベンユアンジンヘ量子チップ共同研究所を共同で建設する。パッケージングとテストに。現在、同社は2つの超伝導量子チップ、6ビットのKuafu KFC6-130と24ビットのKuafuKFC24-300を発売しました。
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夸父KFC24-300（写真提供：Origin Quantum公式サイト）
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次に、記事のトピックに戻ります。学者のGuo Guangcanのチームは、「ノイズのないフォトンエコー」技術を通じて、量子ストレージにおける光量子ビットの進歩を促進しました。これにより、光量子チップの実現におけるもう1つの重要な障害が解消されました。量子には、量子重ね合わせ、量子崩壊、量子もつれなど、多くのあいまいな理論があります。なかでも、量子コンピューティングは情報処理を実現するために量子もつれを実現する必要があり、もつれが多ければ多いほどよい。量子ストレージは、光量子を介して情報を送信し、原子を介して情報を保存することです。光量子エコー技術に基づくストレージは、主に制御された可逆的な不均一な広がりの原理を使用します。媒体が光信号を完全に吸収した後、同じものを放出します。一定期間後、量子状態のエコー信号。当初の計画では、必然的に騒音公害の問題が発生し、最終的には情報の歪みにつながります。学者のGuoGuangcanのチームがこの問題を解決しました。
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近年、学者Guo Guangcanのチームは、光量子チップの分野で繰り返しブレークスルーを達成してきました。少し前に、チームは物理レビューレターで研究結果を発表しました。光子エネルギーバレーホール効果に基づいて、量子干渉がエネルギーバレー関連のトポロジカル絶縁体チップ構造で実現されました。
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学者GuoGuangcanのチームに加えて、上海交通大学のJin Xianminのチームは、私の国の光量子チップの分野の代表的なチームでもあります。 Jin Xianminのチームが、物理システム用のフォトニック集積チップに基づく最初のスケーラブルな専用光量子コンピューティングスキームを提案し、実験で「高速到着」問題の量子加速アルゴリズムを初めて実装したのも数日前のことです。 。
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光量子技術ルートの問題が一つ一つ克服されるにつれて、チップ産業はもはやEUVリソグラフィーマシンを必要としない進化ルートを作成することが期待されています。ここでは、光量子チップと電子チップの違いについて言及する必要があります。電子チップの進歩は、トランジスタをどんどん小さくし、チップ面積あたりのシステム性能を向上させることです。したがって、電子チップの製造プロセスは、14nm、10nm、7nm、5nmに至るまで続きます。プロセスが7nm以下に達すると、EUVリソグラフィーマシンが不可欠になります。したがって、EUVリソグラフィーマシンが「スタックネック」リンクになると、私の国は7nm未満の電子チップ製造の分野に参入できなくなります。
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対照的に、光子チップ自体は、伝送媒体のために、高速、低消費電力、および干渉防止の利点を備えています。同時に、光子チップは、極端に高度な製造プロセスを追求せず、成熟したプロセスが可能です。システムの高性能の利点を活用してください。、コンピューティング、伝送、ストレージ、およびディスプレイの分野で広く楽観的です。
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コンセプトから着陸まで
我が国では量子通信技術が高く評価されており、現在の研究のほとんどは光量子通信技術の量子もつれ理論に基づいています。学術的な目的は、技術的な観点から光子に関連する技術的な問題を何度も解決してきましたが、着陸を達成するには、業界の参加が必要です。
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進歩の観点から、私の国はすでに量子セキュア通信の分野で工業化を開始しており、国際的なリーダーレベルにあります。 2017年9月、世界初の量子安全通信幹線である北京-上海幹線が正式に開通しました。将来的には、このような通信セキュリティ技術は、軍事および民間分野の発展に大きな役割を果たします。現在、Yaguang Technology、Guodeng Electronics、Hengtong Optoelectronics、China Great Wallなど、多数の国内上場企業が「量子通信」コンセプト株に含まれています。
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チップの分野では、軽い量子チップの可能性と「カーブで追い越す」機会を見てきました。もちろん、誰もが高速で走っているときは追い越しはできず、車線変更しかできないと言う人もいます。現在、すでに量子チップを製造している国内企業がありますが、これらの企業のビジョンがようやく実現すれば、確かに新たな道を切り開いてきました。