重大科研成果 中國製成世界上已知的最薄光學晶體

dalap

中国首颗国产晶片交付　刷新比特超导量子数量纪录


受中美贸易战影响，中国的晶片发展长期受到西方国家的限制。最近，中国科学院量子信息与量子科技创新研究院（以下简称量子创新院）向国盾量子交付了一款国产首颗504比特超导量子计算晶片，名为“骁鸿”，旨在验证国盾量子自主研制的千比特测控系统。


据综合报道，量子创新院专门定制开发了504比特量子计算晶片“骁鸿”，主要研发团队来自量子创新院，在超导量子计算晶片方面具备极为优秀的研发与加工能力。

报道称，该定制晶片不仅集成了超过500比特，而且在量子比特的寿命、门保真度、门深度、读取保真度等关键指标上，有望达到国际主流量子计算云平台如IBM的芯片性能水平，完全满足千比特测控系统验证的需求。

这一晶片刷新了中国超导量子比特数量的记录，计划通过中电信量子集团的“天衍”量子计算云平台等向全球开放。

量子创新院研究员龚明表示，“骁鸿”晶片的主要目标是推动大规模量子计算测控系统的发展，通过集成更多比特数和实现各项关键指标，满足测控系统验证的需求。


龚明指出，“骁鸿”虽然刷新了中国量子比特数的记录，但综合性能与之前团队创造的量子纠缠世界纪录的“祖冲之二号”晶片还存在差距，尚未具备实现“量子计算优越性”的能力。

国盾量子计算负责人王哲辉介绍，“骁鸿”晶片将在国盾量子千比特测控系统上进行单比特门、双比特门、读取操作及测控系统性能测试，预计在今年8月前完成。

新测控系统集成度较上一代产品提升了10倍以上，核心元器件采用国产化设计，提升了操控精度并大幅降低了成本。未来，国盾量子将面向万比特规模，进一步研发适用于可纠错量子计算机的新型测控系统。

据悉，量子创新院超导量子计算团队正在研发1000+比特、质量更高的超导量子计算晶片，以推动容错量子计算的实现，包括硬件研究和应用程序开发等相关领域。

dalap

重大科研成果  中國製成世界上已知的最薄光學晶體


石英片上，厚度僅有1至3微米的轉角菱方氮化硼晶體薄如蟬翼，能效卻比傳統光學晶體有了100倍至1萬倍的提升——這是中國科學家發明的世界上已知最薄的光學晶體。4月25日舉行的2024中關村論壇年會開幕式上，這一晶體作為重大成果發布。

新華社的報道表示，光學晶體是激光技術的「心臟」。「激光技術是當前科技文明的基石，在微納加工、量子光源、生物監測等領域大放光彩。」北京大學物理學院教授劉開輝介紹，激光技術的突破高度依賴於一種特殊材料——光學晶體。

集成化、微型化、多功能化是未來激光器的發展方向。但傳統光學晶體很難在有限厚度內高效產出激光，因此製備更輕薄的光學晶體成為各國科學家競相研發的焦點。

中國科學家經反復組合嘗試，鎖定輕巧的氮化硼為最優選擇。然而實驗發現，只是把氮化硼分子一層一層堆疊起來，當激光穿過時會發生「步調不一致」即相位失配現像，這將阻礙激光的高效輸出，也就無法直接作為光學晶體用於激光器制造。

北京大學物理學院量子材料科學中心王恩哥院士、凝聚態物理與材料物理研究所劉開輝教授和洪浩特聘副研究員等研究人員創造了一種新的晶體設計方法：把每塊菱方氮化硼材料像擰魔方一樣轉動特定角度，堆疊而成的光學晶體就能降低激光穿過的能耗，高效產出所需的激光。

中國科學家首創的晶體設計理論與制備方法相結合，成功使光學晶體「瘦身」至1至3微米。而傳統光學晶體厚度要在毫米級到厘米級。

研發團隊將這一方法歸納為二維材料的界面轉角理論。「該理論的應用有望讓激光器的尺寸縮小至微米級。一些過去無法制造光學晶體的材料，也有望在材料堆疊角度的轉動中再次煥發生機。」劉開輝對記者說。