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集成光量子技术
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。
北京大学 2021-04-11
工业节水集成技术
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。
南京工业大学 2021-04-13
集成 LED 驱动电源
成果简介随着 LED 制造技术的发展, LED 应用已经从显示设备的背光照明领域发展到了民用照明领域, 越来越多的 LED 已被应用在汽车、 路灯、 民用以及舞台灯光等各种照明场合。 驱动电源性能是体现 LED 整体性能的关键, 保证 LED 驱动电源具有小巧、 长寿命、 高可靠性等优点是未来 LED 驱动电源的发展方向。本项目设计的是采用拥有自主知识产权的高性能功率变换器作为主电路, 将AC-DC 电源和驱动芯片的功能合二为一, 在实现功率因数校正的同时, 保证 LED
安徽工业大学 2021-04-14
科学计算软件集成
QFDesk是一个集成前处理、求解器、 后处理的基础软件平台。QFDesk已经实现了专业软件必备的功能模块以及扩展所需的全部基础模块,为客户实现专有计算软件提供灵活、丰富的接口。我们将与客户一起开发属于客户转悠的功能模块。由于所有的基础模块已经在QFDesk中实现,这使得扩展客户专属功能模块的工作非常简单和高效。用户可以自由扩展内容包括:功能菜单的自定义、参数配置界面的初始化、求解器调用集成、配置文件读写、结果文件的可视化等。
青岛数智船海科技有限公司 2021-09-09
三相流态化烟气脱硫脱硝除尘技术
有效解决了对化石燃料(煤、石油和天然气等)和固体废弃物燃烧产生的烟气中含有粉尘颗粒、SOx、NOx等对环境有害成分的净化难题。
东南大学 2021-04-10
电流馈电式大功率高频高压静电除尘电源
由于在可靠性、稳定性、生产工艺可操作性方面仍存在问题,国内主流高 频静电除尘电源(基于 LC 或 LLC 谐振技术的同类高频静电除尘电源),虽诞 生十多年且在效率、除尘率方面大幅优于传统的工频静电除尘电源,但是在国 内市场仍未获得大幅推广应用。近几年因为环保需求推动,高频静电除尘电源 的市场推广有加速趋势,但仍未大面积铺开。该项目为一种大功率直流馈电模 式高频高压静电除尘电源,在可靠性、稳定性、生产工艺可控性方面显著优于 目前国内主流产品(国外产品因缺少数据具体情况不太了解),同时相较于传 统工频静电除尘电源,在效率和除尘率方面获得大幅提升(可确定有 20-50%提 高幅度)。该产品在中国北方基本空白,山东省可以确定填补空白。 该项目目前已经完成第一款验证样机制作和测试,达到稳定输出 100- 300mA/72KV 直流高压,且经历数百次输出开路、短路实验考验。可以说该样 机已经在原理上和测试中证明了,相较其它高频除尘电源,该样机有更高的可 40 靠性、稳定性和生产工艺可操作性。 由于经费限制,以及合作方生产条件限制,目前该样机仍需对样机的散热 设计进行优化,同时也因资金限制一直没有购买、安装直流高压大功率负载设 备,因此大更大功率样机仍未制作和测试。 也由于合作方非专业油浸式变压器生产企业,缺乏专用的油浸式变压器抽 真空设备,该样机的高压变压器内部无法排净空气,导致在高压生成过程中, 发生过几十次内部击穿,所幸因该样机在安全性、稳定性和可靠性方面的优势, 每次都能及时保护,避免了事故发生。要想避免此类问题,需购买油浸式高压 变压器专用生产、测试设备。
山东大学 2021-04-13
射频集成电路与系统以及数模混合集成电路
具有有源电感结构的前馈共栅跨阻放大器电路,双负反馈前馈共栅差分结构跨阻放大器电路
东南大学 2021-04-13
基于多传感器集成测量的自由曲面类零件加工系统
本发明公开了一种基于多传感器集成测量的自由曲面类零件加工系统;曲面测量组件集成了非接触式和接触式两种传感器,曲面加工组件装有铣削用铣刀,曲面测量组件与曲面加工组件通过直线导轨连接;点云处理组件用于对非接触式传感器获得的点云数据进行几何处理,将当前工作台可直接执行的加工 G 代码提供给曲面加工组件进行加工;曲面测量组件对工件进行非接触式测量,再对精加工得到的产品进行接触式测量;质量检测组件用于对接触式传感器获得的测量数据进行误差比较,获得产品质量结果。本系统集成了非接触式和接触式两种传感器,在同一机床上实现“测量-加工-检测”一体化,整个过程无需人工干预,提高了加工效率和自动化程度。
华中科技大学 2021-04-11
一种深海集成一体式蓄能器保压采样器机构
本实用新型涉及一种深海集成一体式蓄能器保压采样器机构。本实用新型包括采样阀、截气阀、活塞、O型密封圈、液压堵头、挡头、节流口、蓄能腔和采样腔,采样腔两侧都装有采样阀,采样腔腔壁上开有一周节流口,节流口正对外壁处通过液压堵头实现密封,蓄能腔通过一侧的截气阀往里预冲高压氮气,上端有活塞,活塞上端安置挡头限制位移。本实用新型中的蓄能器与采样筒采用一体式结构,结构紧凑,体积小,蓄能器能够对采样筒进行压力补偿,从而达到有效的保压效果。
浙江大学 2021-04-13
NOx 脱除技术深度集成
西安交通大学 2021-04-10
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