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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
一种强夯机夯头高度自动提醒报警装置
本实用新型公开了一种强夯机夯头高度自动提醒报警装置,包括强夯机和连接件,所述强夯机的吊臂顶部设有钢丝绳,所述连接件顶部设有的滑轮与钢丝绳滑动连接,所述连接件的底端安装有挂钩,挂钩上挂设有夯锤,挂钩的左侧销接有脱钩器,所述连接件的左侧焊接有安装板。该强夯机夯头高度自动提醒报警装置,油泵控制开关、中央处理器、对比模块、微处理器和油泵的配合,能够对油缸的活塞杆伸出距离进行锁死,防止驾驶员在夯锤未到达合格高度而利用油泵控制开关来控制夯锤落下,保证了工程的质量,当夯锤未到达合格高度而驾驶员按下油泵控制开关时,
安徽建筑大学 2021-01-12
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
一种全自动可调高度的沉水植物种植床
本实用新型公开了一种全自动可调高度的沉水植物种植床,属于环保设备领域。沉水植物种植床的种植床体上表面被分割为若干块种植区,每块种植区中设有用于铺设营养土的种植盆;种植床体上表面还设置有用于感应种植区光照强度的光强控制电路;所述的种植床体安装于升降机的上方平台处;所述的光强控制电路与升降机相连并控制升降;升降机的底部安装有抗倒伏底座,抗倒伏底座的本体为一块与升降机相连的平板,平板下方固定有若干个呈阵列分布的凸起;所述的电源与耗电单元相连进行供电。该种植床可根据光照强度自行调节高度。
浙江大学 2021-04-13
制备了一种具有高度可拉伸性能的瞬态(耗散)水凝胶
蒋伟课题组发现酰胺内修饰分子管能够穿到聚乙二醇的高分子链上,形成一个像项链一样的多聚假轮烷结构。每个分子管具有四个羧酸根,能够与金属离子配位。当加入铜离子时,多聚假轮烷就会通过链间配位交联,形成一个不能自由流动的水凝胶结构。然而,该水凝胶不稳定,又会逐渐变为自由流动的溶液。通过摇动,该溶液又能转化为水凝胶。这说明该水凝胶是耗散自组装的结果,需要摇动产生的剪切力作为燃料(fuel),以维持其结构。通过多种实验表征手段和计算化学,他们揭示了该体系的工作原理:水凝胶的形成是由于剪切力诱导的链内配位到链间配位模式的转化而导致的。 该瞬态水凝胶具有非常优异的拉伸性能,至少能被拉伸至其初始长度的30倍。在拉伸过程中,分子管能够在聚乙二醇高分子链上“摩擦”滑动。这种“分子滑轮”结构有利于耗散拉伸应力,故而展现出较好的拉伸性能。此外,该水凝胶还可以在摇动条件下实现快速自修复。该研究为构建耗散自组装材料提供了新的思路,在智能材料领域具有潜在的应用前景。
南方科技大学 2021-04-13
NOx 脱除技术深度集成
西安交通大学 2021-04-10
集成测试软件(ITS)开发
可以提供种类繁多的零部件测试开发选项,以帮助客户减少这些风险和成本
扬州大学 2021-04-14
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