據(jù)北京亦莊官方公眾號(hào)消息，近日，北京亦莊企業(yè)國光量子成功研制出國內(nèi)首款量子編解碼和調(diào)制解調(diào)芯片，標(biāo)志著我國再次突破量子關(guān)鍵技術(shù)，量子產(chǎn)業(yè)發(fā)展再迎新機(jī)遇。
據(jù)介紹，量子編解碼和調(diào)制解調(diào)技術(shù)作為量子領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，在量子通信、量子計(jì)算等方面具有重要作用。傳統(tǒng)的量子編解碼和調(diào)制解調(diào)設(shè)備是一個(gè)用調(diào)相器、調(diào)幅器、環(huán)形器、起偏器、法拉第鏡、參量轉(zhuǎn)換晶體等多種分立器械進(jìn)行搭建組成的較大體積的模塊裝置。由于搭建的精度要達(dá)到微米級(jí)別，又要依賴于純手工工藝，該裝置對(duì)搭建人員的要求極高，通常需要專職的教授或博士生花費(fèi)一兩周的時(shí)間手工搭建。手工搭建裝置不僅效率低，一致性也不好，極大影響量子產(chǎn)業(yè)很多應(yīng)用的落地發(fā)展。
國光量子成功研制的國內(nèi)首款量子編解碼和調(diào)制解調(diào)芯片，體積僅有 3cm×4cm×0.2cm，號(hào)稱“芯片一致性好，性能穩(wěn)定，在應(yīng)用時(shí)方便使用、易操作上手”。
量子編解碼和調(diào)制解調(diào)芯片性能如何，主要有調(diào)制精度、衰耗、調(diào)制帶寬、偏振隔離度、糾纏制備效率等幾個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注的關(guān)鍵指標(biāo)。國光量子自主研發(fā)的量子編解碼和調(diào)制解調(diào)芯片，集成了鈮酸鋰、硅光、銦鎵砷和金屬氯化物工藝，可以實(shí)現(xiàn)高精度的相位編碼和偏振編碼。整個(gè)芯片的光衰減在 3dB 之內(nèi)，偏振隔離度超過 20dB。同時(shí)，整個(gè)芯片還考慮了無消相干子空間，無論編碼之后的偏振量子態(tài)怎么改變，在接收端都能把它糾正回來，而且是自發(fā)的糾正回來進(jìn)行解調(diào)，整個(gè)裝置可以做到偏振無關(guān)或者任意偏振消納。
國光量子董事長(zhǎng)趙義博表示，這款量子編解碼和調(diào)制解調(diào)芯片將對(duì)量子密鑰分發(fā)、量子計(jì)算、量子增強(qiáng)激光雷達(dá)等多個(gè)細(xì)分領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。
以量子密鑰分發(fā)設(shè)備為例，由于用到的量子編解碼和調(diào)制解調(diào)裝置體積為 30cm×40cm×4cm，這導(dǎo)致傳統(tǒng)的量子密鑰分發(fā)設(shè)備大概有一個(gè)電腦服務(wù)器大，需架在機(jī)架上使用。但如果使用量子編解碼和調(diào)制解調(diào)芯片，量子密鑰分發(fā)設(shè)備可做到一部手機(jī)的大小，這將大幅縮小量子通信設(shè)備的體積，同時(shí)大幅度降低產(chǎn)品成本。
在量子計(jì)算方面，通過對(duì)量子態(tài)的精確調(diào)制和解調(diào)，量子計(jì)算能夠?qū)崿F(xiàn)更高效、更安全的信息處理和傳輸。量子增強(qiáng)激光雷達(dá)的應(yīng)用原理是將信息編輯在量子態(tài)上，通過量子編碼解碼實(shí)現(xiàn)信號(hào)的識(shí)別和敵我識(shí)別，量子編解碼和調(diào)制解調(diào)芯片的應(yīng)用將極大提高激光雷達(dá)的識(shí)別精度，接近物理測(cè)量的極限精度 —— 真空噪聲級(jí)別精度。
注：北京中科國光量子科技有限公司成立于 2021 年 12 月，位于北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)信創(chuàng)園，由多位中科大博士創(chuàng)辦，擁有量子通信、量子增強(qiáng)雷達(dá)、粒子阱、光量子計(jì)算等量子相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域多個(gè)核心技術(shù)。國光量子主要從事光量子芯片的研發(fā)及應(yīng)用，并基于光量子芯片打造各種量子安全、量子增強(qiáng)雷達(dá)、國產(chǎn)高端儀器等系列產(chǎn)品。
