光量子芯片堪称国产芯片之光,在许多行业生产中都离不开芯片的存在,芯片早已成为了一颗不可或缺的心脏,谁能掌握在芯片生产的优势地位谁就能获得在半导体行业中的话语权,众所周知,芯片的生产一直是我国的短板,我国在高端芯片上一直严重依赖外国进口,就算已经实现量产的低端芯片也仍然没有绕开美国技术,这使得我国的半导体行业严重落后。根据相关报道显示,在去年我国的芯片进口数量高达5435个,其数额高达2.26万亿人民币,我国成功成为了全球第一大芯片进口大国。
我国对芯片庞大的需求量催生着我国对芯片的研究,光量子芯片的诞生改变了我国的芯片困局,下面就让我们来了解一下什么是光量子芯片。
光量子芯片是由英国的科学家在2008年就被提出的概念,在这个名词诞生之后许多科学家和科研团队都对其进行了研究,我们熟悉的谷歌、微软和英特尔等芯片巨头也紧跟着光量子芯片的热潮。光量子芯片就是用光子代替传统芯片中的电子,完成光电信号的转换,光量子芯片时候移动设备中最重要的材料。
了解了什么是光量子芯片之后就让我们来了解一下其工作原理。光量子芯片的工作原理是将具有发光属性的磷化铟和硅的光路整合到单一的芯片中,再通过给磷化铟加入电压,由此让磷化铟施产生光,这样就可以驱动硅光子的运作,从而能使芯片完成信息传递的工作。
我国对光量子芯片研发历程图鉴。光量子芯片的两大难题难住了不少国家和科研团队,因此光量子芯片一直只停留在实验研发的阶段。在2018年,我国上海交大的金贤敏团队成功研制出了我国国内首个光量子芯片,这让我国在光量子芯片处于领跑状态。
而在2021年的2月26日,我国清华大学团队成功发现一种新光源能作为光量子芯片的使用,这个光源名为新型粒子加速器光源稳态微聚束(SSMB),这个光源技术更为稳定、功率更高,SSMB光源技术有可能用于光刻机上,而其成功在光刻机上的应用将改变ASML和美国对我国光刻机的垄断。
在不久前我国国防科技大学成功研制出可编程的光量子芯片,该芯片采用的是硅基集成光学技术,其具有稳定性强、集成度高、操心精度高、内部信息保存时间长以及不受外界干扰的优势,该芯片集可配置光学网络和纠缠光之源一体,能够通过对光量子态的操控而对量子算法以及量子信息编码的影射,这一重大突破让我国在光量子的研究领域进一步领先。更重要的是光量子芯片的生产不需要高端的EVU光刻机,这就很大的解决了我国当前被美国“卡脖子”的困境。
虽然光量子能够代替传统芯片并且不像传统芯片一样对光刻机有着严苛的要求,但光量子芯片还存在着两个问题,第一个问题就是如何对纳米级别的尺寸对光子进行操作和控制,第二个就是被研发出的光量子芯片只能在绝对零度的环境中才能发挥效用,而我们日常生活中使用的设备是完全不可能在绝对零度的条件下的。虽然光量子芯片在实际应用上受两条件的限制,但我国研制出的光量子芯片以及SSMB技术也攻克了许多难题,花费了大量的人力和资金,有这样的成果和突破就证明了我国在半导体行业的能力和实力。
我国正是想打破西方国家核心技术的封锁才投入新领域研究,我国对芯片的需求成为了芯片行业研究的主要动力,而量子技术也会是未来的发展趋势,尽早投身于该领域能够抢先其他国家一步,占据优势,其次欧美国家对我国的芯片封锁使我们不得不主动开发研究新领域,传统的芯片已经被欧美各国掌控了核心技术,而对光量子芯片领域的研究更有可能让我们逆风翻盘。
从各个角度来说,芯片的研制并非易事,我国在芯片方面的每一次重大突破都是凝聚了科研人员的心血,此次光量子芯片的成功研制将让我国在全新领域领先其他国家,继续深入研究将光量子芯片用于实际生活,我国将会成为全新技术的掌握者,摆脱对欧美国家的依赖。