中国光量子芯片重磅问世，实现弯道超车，美国妄想索要关键技术

图为芯片

由于半导体产业起步较晚，因此中国芯片长期落后于西方，再加上外部的制裁，所以芯片发展速度比较迟缓，然而就在前不久，这种局面终于被打破，中国中科大光量子芯片重磅问世，直接让国产芯片实现弯道超车，但是美国却对此表示质疑，不知道怎么做到的，美国妄想索要关键技术，要求将技术公之于众。

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芯片是信息化社会，互联网展业的心脏，没有芯片的话，人类社会科技发展至少倒退50年，我们都知道，中国是芯片消费和进口大国，本年光是芯片的进口，就要花费上千亿，根据公开数据显示，2021年中国芯片进口总额达到4326亿美元，创下历史新高，而且未来进口额可能还将持续进一步上涨，其中有两个主要因素，一个是全球芯片供应链出现问题。

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俄罗斯和乌克兰是惰性气体生产大国，惰性气体是芯片的生产材料之一，俄乌交战导致原材料供应短缺，芯片价格将会持续走高，另一个就是西方国家不断抬高芯片价格，这两个因素，一个人为因素，一个不可抗拒因素，导致今后如果想从国外获得同样数量的芯片，需要花费更高昂的成本，这种时刻就更需要国内芯片厂商和研发机构有所作为，打破芯片领域壁垒。 好消息是最近国产芯片研发取得巨大突破，光量子芯片进入倒计时，光量子芯片听起来就很高端，它和传统的芯片不太一样，研究人员将磷化盐的发光属性与硅的光路由能力结合在一起，形成的一个单一混合芯片，当电压作用于磷化盐，光进入硅片的波导，产生连续激光束，进而产生驱动硅光子器件其余部分的能量，利用硅片特性开发的激光技术可以更好地将光子学和计算机结合在一起，从而研发出光量子芯片，使得计算机芯片领域得到突破。

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在一篇论文中，中科大的一个研究团队，提出了基于光子能谷霍尔效应的拓扑绝缘体芯片结构，可以实现量子干涉点相关的研究，这项研究目前美国还处在理论阶段，但是中科大专家已经捷足先登，这就意味着中国可能率先一步，研发出光量子芯片，它将具有更好的运算速度，比普通芯片的速度快很多倍，能满足国内计算机芯片使用需求。 中国是人口14亿大国，发展信息化，智能化，高科技，互联网等尖端产业，需要的芯片不是一个小数目，其实在芯片领域，最近20年中国已经取得了不小的成果，很多私营企业纷纷投入芯片研发，虽然目前来说，中国还不具备生产高端芯片的能力，但是已经可以生产中端和低端芯片，是一个良好的开端，什么行业都有循序渐进的过程，只要迈出了第一步，只要在芯片产业发愤图强，经过一段时间的技术积累，一切都能够水到渠成。

打破美国垄断，中国成功研发光量子芯片，可成功绕开光刻机

近日国防科技大学爆出最新的好消息，可编程的光量子芯片研发成功，将有望突破西方国家的技术封锁。

究竟是什么样的芯片能有着如此强大的力量，下面我们就来了解一下什么是光量子芯片？

什么是光量子芯片？

光量子芯片最早在2008年由英国的科学家提出后，便有诸多科学研究团队对此进行研究，一时间把光量子芯片推到时代的风口浪尖，称其为进入量子时代的敲门砖。

众多高科技企业看到其中潜在的商机，投入大量的资金对此技术难关进行攻克，其中就有谷歌，微软，英特尔等芯片巨头。

其实所谓的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，是移动设备中最为核心的器件。

而光量子芯片的主要工作原理，是把具有发光属性的磷化铟和硅的光路，由能力整合到单一的芯片中，之后在给磷化铟施加电压的时候。

由磷化铟产生光，驱动硅光子器件运作，以此完成信息的传递。

然而目前光量子芯片的工业化还存在两个问题，一个是如何在纳米级别的尺寸上对光子进行操控；

另一个就是目前研发成功的光量子芯片，需要在绝对零度的环境才可以正常工作，而我们一般使用的移动设备是完全达不到绝对零度这样的一个要求。

可以说绝对零度的使用环境，对很多设备都是一个挑战，虽然有部分特殊的器件可以在绝对零度条件下使用，但是由于寿命极短，根本不能满足日常生活，生产的需要。

所以对于目前的光量子芯片而言，想要实现商业化使用，还有很多的困难需要克服。

也因此国内外很多团队都对光量子芯片的商业化进行了深入的研究，但最终都是收效甚微。

两个阻碍光量子芯片生产的关键问题一直都没有被解决，导致光量子芯片一直都处于实验室研发阶段。

直到2018年，上海交通大学物理与天文学院金贤敏团队，成功制备国内首个光量子芯片，使得我国在国际光量子芯片研究领域处于一个领先状态。

随后在2021年2月26日，清华大学团队又发现了一种新光源，可以用于光量子芯片的使用。

而前不久国防科技大学传来重大喜讯，他们的计算机学院芯片研究团队，成功制备出一款新型的可编程光量子芯片，进一步扩大了我国在该方面的优势。

与传统芯片相比如何？

这时候也会有人问，这种可编程的光量子芯片作为一种新型芯片，与传统芯片相比又有哪些区别呢？

首先在制造原理上，光量子芯片和传统芯片就有着很大的区别的。

光量子芯片主要由数目庞大的光量子器件集成，而这些器件的制造虽然需要使用到微纳米加工技术。

但是对加工设备的要求并不像加工传统芯片那样严格，所以不需要用到高端的EUV光刻机设备等设备。

其次，光量子芯片跟传统芯片相比，优势格外明显，使用光作为信息传递的载体，储存的信息可以保存更长的时间。

加上光量子芯片对外界的抗干扰性更强，兼容性更好，操控精度更加的准确，这一系列优势都在表明，光量子芯片将会是未来芯片的主流发展方向。

如今最新研究成功的可编程光量子芯片，是一种可通过动态编程结构，实现芯片结构的重新建立，不仅解决了顶点搜索等复杂的算法问题，还显示了其在实现特定量子计算应用方面的巨大潜力。

此外光量子芯片还有一个十分明显的优势，就是可以实现量子行走。

说到量子行走，就不得不先了解一下随机行走。随机行走就像一个人在一个分叉路口，既可以向左走，又可以向右走。

每一个方向有着百分之五十的概率，而且一旦选择一个方向，就会一直向着这个方向走下去。

但量子行走不同，量子在行走时，粒子会受到量子叠加以及量子干涉等性质的影响，量子在每一时刻都有着向左或者向右行走的可能，让量子的行走有着更加丰富的可能性。

这种特性可以让量子的行走速度更快，远高于随机行走的速度。

例如，我们可以使用量子行走来判断两个图片是否一样，以及它们之间的相似程度，也可以使用量子行走对模型进行仿真，得到更加精确的仿真数据。

那光量子芯片的制造需要什么类型的光刻机，又或者说那么它的制造过程还需要光刻机的参与吗？

虽然光量子芯片不用于以往的硅基芯片和石墨烯芯片，是一个全新的芯片领域。

但是光量子芯片还是属于芯片，基本的制造过程还是需要光刻机的参与的，只是对光刻机的要求并没有像传统芯片那样高的要求。

因为光量子芯片主要是由光量子器件构成，有别于传统芯片的制造，但光量子器件的制造对光刻机的要求并不高。

就连一般低端的光刻机都可以满足光量子器件的制造，从另一方面减轻了芯片制造的负担。

加上西方国家对低端光刻机的出口并没有严格的限制，光是允许出口的低端光刻机就足以满足我们制造光量子芯片的要求。

也正是由于这个原因，我们国家才对光量子芯片大力支持，以此来突破西方国家对我们的技术封锁。

此次国防科技大学研究的可编程光量子芯片，几乎完全是一个全新的领域，与传统芯片有着很大的区别。

为什么顶着巨大风险研究新领域？

这无疑需要面临着很大的风险，但是却依旧十分坚持对此类项目的研究，这究竟是什么原因呢？

这其中的原因有很多，但是主要有三个。

第一，量子技术是未来推动社会发展的主要动力，对光量子芯片的研究，可以促进量子技术的研究，将有更大的机会领先其他国家一步，打开量子时代的大门；

第二，目前使用的芯片主要都是由西方国家生产的，很多关键技术都掌握在其他国家的手中，而光量子芯片的突破有很大可能弯道超车。

第三，从安全的角度来讲，芯片被外把握甚至是垄断十分危险，我们必须要对这种情况做出措施，不能让自己的安全受制于人；

除此之外华为事件出现之后，所有人都明白一切外力都是靠不住的。

美国一个简单的断供华为芯片的措施，就让华为这样一个大公司发展陷入泥潭，很有可能数十年长期停滞不前，发展属于我们自己的芯片是一个势在必行的举措。

由此看来，光量子芯片的研发不仅仅是规避西方国家技术封锁的举措，更是关乎到国家安全以及之后我们是否有资格参与到新时代发展的重要一步。

尽管过去的几十年，我们国家的芯片技术一直都比较落后，但是在我国科学家的努力以及国家的支持之下，如今我们的通信技术终于处于国际前列。

可以说可编程光量子芯片的突破，不仅显示了我们国家雄厚的科研实力，也用中国人独特的方式体现了对西方国家不按国际规则办事的抗议。

一旦光量子芯片在国内实现完全的量产，那么西方国家对我们芯片技术的封锁就是一个笑话，到时候掌握“芯”时代关键技术的国家就是我们自己了。

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