?國家科技獎“加持” 掘金量子通信與硅基產(chǎn)業(yè)
發(fā)表時間：2016-01-18
" 隨著“多光子糾纏干涉度量學(xué)”
朝陽配電箱斬獲2015年度國家科學(xué)技術(shù)獎自然科學(xué)一等獎，“硅襯底高光效GaN基藍(lán)色發(fā)光二極管”拿下技術(shù)發(fā)明一等獎，相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有望進(jìn)一步提速。
在硅基領(lǐng)域，江西省規(guī)劃打造的千億LED產(chǎn)業(yè)中，硅基LED占據(jù)了半壁江山，多家上市公司參與其中；在量子通信領(lǐng)域，量子通信“京滬干線”有望于2016年完成驗收，上市公司已滲透量子點(diǎn)激光器、光器件等量子通信產(chǎn)業(yè)鏈。
兩項技術(shù)產(chǎn)業(yè)影響深遠(yuǎn)
8日，2015年度國家科學(xué)技術(shù)獎評選結(jié)果揭曉。正如此前預(yù)測的，“多光子糾纏干涉度量學(xué)”獲得了自然科學(xué)一等獎，技術(shù)發(fā)明一等獎則花落“硅襯底高光效GaN基藍(lán)色發(fā)光二極管”。
中國科大院士潘建偉和他的團(tuán)隊通過發(fā)展多光子糾纏干涉度量學(xué)，引領(lǐng)了我國量子通信的研究和應(yīng)用。如果要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的多步驟量子計算或者多用戶的實(shí)時保密量子通信，必須實(shí)現(xiàn)多光子糾纏。潘建偉團(tuán)隊在2004年就實(shí)現(xiàn)了五光子糾纏操縱，并首次達(dá)到量子糾錯必須的比特數(shù)目；后續(xù)又先后實(shí)現(xiàn)六光子糾纏、五光子十比特超糾纏、八光子糾纏等。而在密鑰分發(fā)上，潘建偉團(tuán)隊實(shí)現(xiàn)了可升級量子中繼基本單位，使得量子通信實(shí)現(xiàn)了城際通信應(yīng)用可能；其百公里量級的糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)奠定了星地量子通信的技術(shù)基礎(chǔ)。
“在量子通信領(lǐng)域，中國用了不到10年時間，從一個不起眼的國家發(fā)展成為世界勁旅，將領(lǐng)先于歐洲和北美?！痹缭?012年，《自然》雜志這樣評價潘建偉的研究。
潘建偉表示，希望通過3-5年努力，解決基于中繼量子通信的問題，初步開展星地量子實(shí)驗；通過10年左右的努力，構(gòu)建高速率實(shí)用化的廣域化的網(wǎng)絡(luò)。
值得關(guān)注的是，有業(yè)內(nèi)量子學(xué)領(lǐng)域?qū)＜冶硎?，真?shí)的量子系統(tǒng)是極為脆弱的，也非常容易在極短的時間內(nèi)退化為普通的經(jīng)典系統(tǒng)，使得原來的設(shè)計全部失效，目前普遍被看好的谷歌D-wave量子計算機(jī)“量子加速”并不明顯，就是因為從量子到經(jīng)典的“退相干過程”太快，而阻止退化的問題可能十年內(nèi)都無法解決；目前能夠切實(shí)進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域并發(fā)揮效益的是量子精密測量。
“硅襯底高光效GaN基藍(lán)色發(fā)光二極管”(下稱“硅襯底技術(shù)”)的重大創(chuàng)新意義則在于：該項技術(shù)有望使得中國構(gòu)建具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的LED技術(shù)路線和產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對中國LED產(chǎn)業(yè)格局有望產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
在LED襯底三大技術(shù)路線上，美國人把持了碳化硅襯底，日本人壟斷了藍(lán)寶石襯底?；诠枰r底的良好導(dǎo)熱性、穩(wěn)定性，原材料成本低廉、可實(shí)現(xiàn)大尺寸晶圓和垂直結(jié)構(gòu)器件等優(yōu)勢，硅基襯底技術(shù)被業(yè)界寄予厚望。“如果硅基襯底技術(shù)成熟，借助成熟的6吋和8吋集成電路生產(chǎn)線，LED產(chǎn)品價格有望降低一半?！睒I(yè)內(nèi)人士表示。
硅襯底面臨的巨大技術(shù)難點(diǎn)是晶格適配和熱適配。上述項目主要參與人員孫錢在前人研究的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新并利用多層AlGaN(氮化鎵異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管)緩沖層技術(shù)，利用高溫外延生長時建立起來的壓應(yīng)力抵消降溫過程中應(yīng)熱膨脹系數(shù)的差異而引起的張應(yīng)力，從而避免了氮化鎵薄膜中龜裂的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量無裂紋的氮化鎵。
除LED照明領(lǐng)域外，接受采訪的業(yè)內(nèi)人士均看好硅基氮化鎵在集成電路領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。某LED上市公司研發(fā)人員表示，雖然公司暫未涉及硅基發(fā)光領(lǐng)域的研究，但非常看好硅基氮化鎵與IC制程的結(jié)合，這可能將使得計算機(jī)CPU實(shí)現(xiàn)光子傳輸。一業(yè)內(nèi)致力于該領(lǐng)域的人士則稱硅基氮化鎵在硅光子、傳感器、功率器件、RF射頻等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用需求。
多家上市公司布局掘金
通常從基礎(chǔ)研究走向應(yīng)用尚需時日，但在量子通信領(lǐng)域，潘建偉團(tuán)隊同步進(jìn)行了應(yīng)用研究實(shí)驗，其搭建的合肥城域量子通信網(wǎng)絡(luò)已投入使用，中科院主持的“量子科學(xué)實(shí)驗衛(wèi)星”先導(dǎo)專項也將于2016年上半年進(jìn)行衛(wèi)星發(fā)射。同屬中科大主導(dǎo)的蕪湖量子政務(wù)網(wǎng)、濟(jì)南量子通信城域網(wǎng)也相繼投入了使用。
日前，神舟量子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司CEO夏從俊表示，量子通信“京滬干線”有望于2016年完成驗收建設(shè)后用于商用量子保密通信；神州信息子公司、四創(chuàng)電子等均有中標(biāo)該項目。
量子通信已被列為七大體現(xiàn)國家戰(zhàn)略意圖的重大科技項目之一。安信證券表示，在量子加密領(lǐng)域，國內(nèi)潛在市場規(guī)?？蛇_(dá)500-1000億元。
在量子通信產(chǎn)業(yè)鏈上，衛(wèi)士通大股東中國網(wǎng)安已布局“量子密碼”相關(guān)研究；浙江東方旗下國貿(mào)東方與中科大量子通信技術(shù)團(tuán)隊合作從事浙江量子保密通信固網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)營；中興通訊加盟了最近由中科院牽頭成立的中國量子通信產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟；藍(lán)盾股份則與華南師范大學(xué)信息光電子科技學(xué)院共同籌建了量子密碼技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗室。
在廣發(fā)證券看來，量子點(diǎn)激光器具有廣闊前景。華工科技在中小功率激光設(shè)備方面已有突破，而巨星科技在激光雷達(dá)應(yīng)用于無人駕駛方面頗具優(yōu)勢。
在量子計算領(lǐng)域，國泰君安認(rèn)為永鼎股份的超導(dǎo)材料是量子計算研發(fā)的核心應(yīng)用材料。"
