北京大学物理学院现代光学所王剑威研究员与意大利罗马大学Fabio Sciarrino教授、英国布里斯托尔大学Anthony Laing和Mark Thompson教授，受邀在国际著名刊物《自然-光子学》（Nature Photonics）上撰写综述文章，介绍“集成光量子技术”这一新兴领域的基本科学原理和前沿进展。 量子技术利用量子物理基本原理，通过操控光或物质的量子叠加和量子纠缠等内禀属性，其信息处理能力有望从根本上超越经典范畴的信息技术。集成光量子芯片技术是一门结合了量子物理、量子信息、集成光子学和微纳制造等学科的前沿交叉技术，通过半导体微纳加工制造，有望实现高性能且大规模集成的光量子器件和系统，达到对作为量子信息载体的单光子进行高效处理、计算和传输等功能。 国内外对集成光量子芯片技术的研究取得许多重要进展 2008年，国际上首次实现了基于二氧化硅平面光波导体系的量子受控纠缠门和量子干涉，开创了集成光量子芯片领域的先河。在过去十年间，国内外对集成光量子芯片技术的研究,取得了许多重要进展，目前已实现了片上光量子态的制备、量子操控以及单光子探测等核心功能，并且器件集成度和功能复杂度也都得到了大幅度提高。综述总结了集成光量子芯片的主流材料体系、核心量子光学元器件，及其量子信息的前沿应用，包括量子密钥分发和通信、物理和化学系统的量子模拟、量子玻色取样、光量子信息处理和计算等。 集成光量子芯片的材料体系目前主要采用硅基绝缘体上、铌酸锂、激光直写二氧化硅、氮化硅、氮化嫁、磷化铟等光波导材料。核心器件主要包括集成单光子源与纠缠光子源、可编程大规模集成光路、集成单光子探测器等，其中量子光源主要有非线性参量型量子光源和固态量子点型量子光源，而单光子探测主要通过超导纳米线探测和过度边缘感应传感来实现。这些核心光量子集成器件的性能均取得了很大程度的提升。与此同时，集成光芯片平台上也已经逐渐发展出一套可以将量子信息精确加载在单光子的路径、偏振、时间、空间、频率等不同自由度的方法，为该技术的发展提供了广阔的便利性和多样化。 集成光电子器件在经典通信系统中一直起着举足轻重的作用，可以预期其也将在量子密钥分发和量子通信中起到重要作用，特别是微小型、低成本、高性能的量子通信收发芯片的发展，将有助于进一步降低成本、提高可靠性，推进其实用化进程。目前，量子通信的几种主要协议，包括制备-测量类的通信协议以及基于纠缠分布和量子隐形传态类的协议等，已先后在硅基、磷化铟、氮化硅等光子芯片上得到实验验证。另外，全集成型量子真随机数发生器也有很多实验实现，并有望在不远的将来提供微小型、高速和低成本的真随机数发生器。 量子线路模型和基于测量的单向量子计算模型是实现通用量子计算的主流模型。光学量子计算的线路模型实现方案存在扩展性困难，但基于测量的光量子计算可以大大降低需要的物理资源，并可实现通用量子计算。在可编程的光量子芯片平台上，目前已成功实验验证了Shor因数分解算法、Grover搜寻算法、优化算法等重要算法，并可在单一芯片实现多种复杂量子信息处理功能。近年来，片上制备并操控复杂量子态，包括高维量子态、多光子纠缠态、图纠缠态等，均已在硅基和二氧化硅等平台实现。值得一提的是，集成光量子芯片的高可编程性、高稳定性、高保真度，为通用量子计算的实现提供了基础。 量子玻色取样和量子模拟被认为是量子计算的短期实现目标和重要应用方向。触发型玻色取样和基于量子点光源的玻色取样，被认为是实现具备“量子优势”的玻色取样量子计算的有效技术方案，有望超越经典计算机计算能力，其中前者已实现芯片上量子光源和线性网络的全集成，而后者最近在中科大发布的一个论文预印本中报道了20光子60模式玻色取样的重要突破。集成光量子芯片体系已实验验证了离散型和连续型的量子漫步功能，并可用于模拟复杂的物理和生物过程。同时，集成光量子模拟器也成功验证了多种典型的量子模拟算法，有望有效地模拟化学分子动力学过程。

水是工业生产的主要媒介之一，在生产过程中既作为工艺介质，又作为辅助介质，因此应用十分广泛，但由于以前水价偏低，致使企业不重视节水工作，不但用水量较大，同时还会产生大量的废水，既增加了企业废水处理的成本，又污染了环境。从2011年开始，国家又一次提高了污水的排放标准，与此同时，江苏地区还重新修订了工业企业的用水定额，对企业的用水与排水提出了更高的要求。针对于此，本课题组面向火力发电、钢铁、造纸、纺织印染、化学工业与石油化工等行业，在综合企业现有水系统的基础上，采用水夹点优化技术开发了集成节水技术，通过对水系统进行节水改造，通过提高水的重复利用率及废水的深度处理与再生回用，可大大减少企业的新水用量和废水排放量，降低企业的运行成本，减小环境治理的压力。  本课题组可承接各种节水技术改造的工艺与设备设计、设备安装调试等。

①研究内容和目标： a、小远志用不同极性有机溶剂分别进行提取，得大、中、小极性浸膏若干； b、对各浸膏进行抗蛇毒药效、药理、毒理研究，快速筛选出最为有效者； c、对具最佳抗毒药效的浸膏进行分离； d、对得到的化合物进行抗蛇毒活性筛选，找到有效成分； e、对有效成分进行合成； f、研制抗蛇毒酊剂。 ②经济技术指标 本项目可制得：抗蛇毒酊剂：争取完成其中试工艺、完成成本核算、利润估算。抗蛇毒有效成分：完成其合成路线，争取完成合成工艺设计。 服务方式：合作共同开发

受深部“三高一扰动”复杂环境影响，煤岩石往往表现出强流变性和剪胀扩容破坏特征，在中硬及以下围岩条件下，围岩表现出变形量大、变形持续时间长的特点，控制难度大。为此发明了大变形拉压耦合注浆锚杆索和高强速凝微膨胀性注浆材料，提出了支护参数最优化设计方法，有效控制了围岩变形，工程实践验证了技术成果的科学性和有效性。

蒲黄是香蒲科植物狭叶香蒲（Typha angustifolia L.）、宽叶香蒲（Typha latifolia L.）、东方香蒲（Typha orientalis Presl）和长苞香蒲（Typha angustata Bory et Chaub）的干燥花粉，属常用中药之一，广泛分布于全国南北各地，江苏以狭叶香蒲为主。随着近年来对蒲黄的化学、药理和临床应用等方面研究的深入，不断有新的发现，相关研究日益受到重视，尤其是蒲黄在心血管系统疾病的治疗和研究领域作用更为明显。经过我们最近的实验发现，在蒲黄醇提物中含有能够抗心肌缺血的多种有效成分，同时亦含有抗血小板聚集的多种成分；而蒲黄本身具有很好的降低血脂浓度的作用。这些初步研究结果为开发出一种全新的用于治疗和预防心肌缺血、心绞痛的良药提供了可能。由此可见，进一步开发中药蒲黄有着很好的应用前景。

已有样品/n该项目提供了一种新型低辐射薄膜，分别采用金属薄银层来抑制长波长红外波和短波长紫外波的透射，采用周期性结构来增强可见光波段的透射；对可见光的透射率达到70~96%，对紫外波段的透射率降低到15%、对780nm~1200nm 红外波段的透射率降低到10%以下、对1200nm~3000nm 红外波段的透射率降低到25%以下，层数显著降低，很大程度上缩减了成本，简化了工艺流程。该项目提供的薄膜具有防紫外线、透明和

低辐射玻璃就是在玻璃表面形成一层低辐射薄膜。这层薄膜对可见光有较高的透过率，一般超过50%，而对室温下黑体辐射峰值波长10 ?m附近的远红外线有很低的辐射系数，或称发射系数、发射率等。这样就可以保证室内热量不会通过辐射传递的室外，也可在夏季阻止室外高温通过辐射传递到室内。配合以中空、真空玻璃和隔热窗框，可以达到节能效果。      几乎所有的透明导电膜都是低辐射膜，如常用的ITO（氧化铟锡）、AZO（掺铝氧化锌）、SnO2等。在可见光波段，光吸收非常小的Ag膜也可以构成低辐射膜，但需要在前后表面增加介质膜，抵消光反射。      按工艺技术，低辐射玻璃又分为离线镀膜和在线镀膜两类。在线镀膜指的是在浮法玻璃生产线的末端，增加一个CVD室，利用玻璃的高温使得气体分解形成一层氧化锡透明导电薄膜。氧化锡的辐射系数大约为0.2左右，远低于普通白玻璃的0.87。在线镀膜低辐射玻璃由于辐射系数高、透过率低、反射和透过光颜色调整范围小等因素，只能用在要求低的场合。其优点是抗氧化能力超强，而且耐磨性能好，可单层应用，国内在线镀膜低辐射玻璃生产线有数十条。离线镀膜低辐射玻璃指的是采用磁控溅射方法，在玻璃表面形成一层低辐射金属膜和相应的保护介质膜。这种低辐射玻璃的辐射系数低，可见光透过率高，颜色可以随意调整，因此得到广泛应用。离线镀膜低辐射玻璃的基本结构        常温下，黑体辐射的中心波长约10?m。在这个波长下，绝大部分金属的辐射系数都是非常低的，如Ag/Cu/Au/Al/Mo/W/Ta/Nb/Zr/Ni/Fe，都可以用到太阳能集热管中的低辐射层。能用于玻璃中的却只有Ag，因为只有Ag有很小的可见光吸收率。降低辐射系数的简单方法是增加银层厚度，但简单的增大银层厚度会导致可见光反射率大幅度增加。离线双银低辐射玻璃的结构      中间介质层较厚，两侧较薄，这就构成了双银低辐射玻璃。再增加一层银，还可以构成三银低辐射玻璃。由于银的折射率实部不是零，银层是有吸收的，银层双银和三银低辐射玻璃的辐射系数虽低，但光的透过率却大幅度降低。离线单银软膜结构      最早的低辐射玻璃结构，以氧化锌为介质层，其最大特点是，沉积速率快。因为折射率较低，可见光透过谱窄，一般采用双银结构来扩大谱宽。抗氧化能力低，须要24小时内封成中空结构。离线单银硬膜结构      第二代低辐射玻璃，特点是，采用等离子喷涂导电低价氧化物靶，靶材成本高。折射率高，可见光透过谱宽，单银就可以满足要求。采用双银或三银结构的效果更好，但透过率低得多，不适合民居。抗氧化能力较低低，也须要24小时内封成中空结构，基本不能钢化。      为了防止在上层氧化钛沉积中银层氧化，需增加一层约3nm的金属层，可用Cr或Ni等。该金属层使得辐射系数和透光率指标大幅度降低。可异地加工和钢化的硬膜结构      较晚出现的结构，采用SiAl靶反应溅射沉积，沉积速率与低价氧化钛靶相近。因为是非晶结构，抗氧化能力强，可以异地封接和钢化处理，也可非中空应用。高硅硅铝靶需要等离子体喷涂制备，成本高。透光谱性能和损耗相互矛盾，总体光学性能比氧化钛结构差。铝和硅都不能与氮气直接反应，氮气被电子碰撞后形成原子氮，可与铝或硅反应，这就要求气氛中氮含量很高，结果氮气电离比例较高，使得靶表面氮化，导致溅射速率大幅度降低，需要增加靶数，导致设备成本提高，电源功率提高。可异地加工和钢化的另一种结构      特点：最外面增加一层抗氧化的SiAlO，10纳米就足够了。金属靶反应溅射      采用纯金属靶进行反应磁控溅射是降低成本的最有效方法。在已知的常用金属中，锌族、钒族中的钽、钛族中的铪、铬族、锰族、铁族进行磁控反应溅射时，具有可以接受的速度，但其中只有氧化钽和氧化锌具有较好的耐压和介电特性。氧化钽的溅射产额可达到0.2，是可以接受免得。而具有很好绝缘和介电特性的氧化硅、氧化铝、氧化镁，氧化锆以及具有最大介电常数和折射率的氧化钛都难以用磁控反应溅射沉积。氮化硅产额可以达到0.12，尚可接受，但氧化硅只有0.03，约为硅的二十分之一。氧化钛和氧化铝都小于0.015，不到金属铝的百分之一，氧化镁更是小于0.005，不到镁的千分之一。各种材料的溅射产额 材料产额Ti0.6  (600V)TiO20.01 (300V)AI1.25 (600V)Al2O30.01 (300V)Si0.5  (600V)SiO20.03 (300V)Si3N40.12 (300V)      溅射沉积时，单质靶电压较高，而氧化物和氮化物靶电压较低，电压基本按实际情况列出。溅射过程      靶材为低价氧化钛，因此溅射气氛中需要的氧气含量低得多，靶表面溅射面积远小于衬底面积，因此一般不继续氧化，被溅射粒子以原子或分子形式飞向衬底，氧气分子可以向靶和衬底入射，将到达衬底的粒子充分氧化。       硅铝靶溅射中，正氮离子飞向靶面，将靶面氮化。被溅射粒子大部分以分子或原子形式飞向衬底。被溅射出的硅原子不能在空中与氮结合，大部分到达衬底后再与氮原子结合。由于硅和铝不能与氮分子反应，因此靶面必须完全氮化才能得到纯氮化物薄膜，导致溅射速率变慢。硅铝靶的另一个问题是高硅硅铝靶需要等离子喷涂方法制备，靶材成本远高于金属靶。拉制成型的合金靶材中，硅含量难以超过60%。高铝组分的硅铝靶溅射非常慢，而且折射率低，不能用于低辐射玻璃的制备。解决低硅含量硅铝靶的溅射沉积问题是一个大的挑战。         靶材为纯钛，被溅射粒子大部分已原子形式飞向衬底，氧气分子可以向靶和衬底入射，分别将靶面和到达衬底的粒子氧化。金属表面形成的氧化钛极难溅射，导致沉积速率极慢。低辐射玻璃面临的难题       到目前为止，低辐射玻璃，尤其是高档低辐射玻璃主要用于宾馆、写字楼、医院中。这类建筑中，单窗面积较大，窗框所占面积比例小，低辐射玻璃效果明显。此类建筑所需的玻璃呈现逐年缩减的趋势。扩大民居领域的应用，才是正路。民居的特点是单窗面积小，一般不会超过1平米，一般0.5平米。这种窗中，低辐射玻璃的节能效果并不明显，只有大幅度降低价格，才能与效果匹配。世界性难题       大面积衬底上，氧化镁、氧化铝、氧化钛等材料的金属靶反应磁控溅射被认为是一个解决不了的世界性难题，早已经没人尝试解决，转而寻求一些替代方法，如前面所述。       第一个解决该问题的人是我们，可追朔的上世纪80年代，但结果一直没有发表。首先发表此类结果的是皇明公司，他们解决了在高温集热管表面沉积氧化铝减反层问题，而且速度非常高。解决此问题的是一个刚出校门不久的女孩儿，初生牛犊不怕虎，硬试出来的。最初是尝试用铝靶反应溅射沉积氮化铝，从原理上讲，这是不可能的。氮化铝不行，就用氧化铝试试，结果就成功了。虽然减反射效果不如氮化铝，但可以用。集热管太阳能吸收膜沉积中，靶基距非常大，这是其成功的基本条件。由于不懂得其中的道理，仅限于在太阳能集热管这一特殊条件下应用，而不能推广到其它领域。圆柱形金属靶反应溅射的优势       如果能实现钛、锆、铝、硅等薄膜的金属圆柱靶反应磁控溅射，对薄膜产业的影响是革命性的，带来的好处包括：      （1）圆柱靶适合大面积衬底上薄膜沉积，适用于大规模生产。      （2）采用金属靶的成本远低于导电介质靶，构成降低成本的次要因素。      （3）可实现高速溅射沉积，设备规模减小，大幅度降低设备成本，是降低成本的首要因素。      （4）大幅度降低用电量，构成降低成本的次要因素。