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內容介紹： Nb-Si基超高溫合金具有高熔點（1750°C以上）、低密度、適中的室 溫韌性、良好的高溫強度及優良的耐腐蝕特性，可使用在1200?1450C 的溫度范圍內，用于制備航空航天、化工、高溫爐等高溫結構部件，適 合于取代鉗佬合金漏板，從而大幅度降低玄武巖纖維的制備成本。 本項目開發了Ti, Cr, Hf, Al, Mo, B, Zr

該顏料在化學結構上與還原藍RS（染料）相同，屬還原顏料類。與酞菁藍相比有較強紅光藍的優點，不含任何金屬離子及聯苯類致癌物，有益于環境保護和人身健康。該顏料具有鮮艷的紅光藍色和優異的耐候、耐溶劑性能，均超過酞菁藍。耐曬達8級，耐熱200℃。C.I. 顏料藍60 作為顏料主要使用于高級轎車的面漆中，此外還用于高檔塑料工業、合成纖維原漿著色。具有較鮮艷的紅光藍色，有良好的耐熱、耐罩漆性能和優異的耐久性能。由堿熔縮合法得到的還原藍RS（染料）在晶型、顆粒大小及分布、粒子表面狀態等方面無法滿足顏料直接使用要求，不能直接用作顏料，必須進行顏料化處理。國內目前尚未有C.I. 顏料藍60商品生產。國內所用C.I. 顏料藍60為從國外進口，因此該產品投產既可滿足內銷需求，也可批量出口。該方法立足于國內易得原料，勿需高溫高壓，操作簡單，三廢少，適宜于批量生產

技術特點：1、方向性溝槽，有利于排除積雪和泥水；2、采用多復合軟胎面、3D鋼片技術，提升冰雪路面操控性能。

現階段所設計的存算一體器件單元結構如圖 1 所示： 器件的基本結構由波導和功能層（由下到上分為加熱層、電極層、保護層、相變材料（硫系化合物）層）所構成。擬通過在當前流行的絕緣層上硅(SOI)光子平臺上集成四氮化三硅光波導的方式實現器件的光學讀取功能，即在非常厚的硅襯底層上生長一層絕緣層二氧化硅和波導層，然后在基片上通過光刻、顯影、刻蝕等工藝制備四氮化三硅波導。功能層主要用于實現器件的電學寫入功能。加熱器層的主要用途是與相變材料層形成電接觸，通過較小的接觸面積使接觸處的熱量集中，從而可以在較小的電壓或電流下使相變材料發生相變。因此需要加熱器層具備較好的導熱和導電性能，同時在近 C 波段具有較低的光損耗，可采用石墨烯。電極層可用于提供相變材料器件單元所需要的編程電脈沖。當前擬采用硒摻雜的相變材料合金（如 GSST）作為器件的核心功能層的相變材料。該材料在通信/非通信波段顯示了極低的光損耗和更高的品質因數，且相變前后在通信 C 波段具有足夠大的光學常數反差，可在更惡劣的高溫環境下進行操作，適用于硅基光子器件應用。 采用的主要技術手段包括： ① 依托于相變材料的電致和光致相變特性，通過電學編程、光學讀取的方法實現器件的存儲、算術運算和邏輯運算功能：  存儲功能的實現：擬利用相變材料晶態低透過率和非晶態高透過率分別代表二進制中的‘1’和‘0’，實現數據存儲（編程）功能。例如在電極兩端施加合適的電脈沖，所產生電流流經加熱層時，生成的熱量主要集中在加熱層和相變材料層接觸處，使得接觸處的相變材料發生相變，實現存儲功能。在完成上述編程操作后，從器件波導輸入端輸入讀取連續光。由于相變材料功能層對光強的吸收能力在編程和非編程區域間存在著顯著的差異，因此當輸入光經過波導后，其能量會因為相變材料編程區域的吸收而發生改變，進而顯著改變輸出光強能量。所以通過測量輸入輸出光強的能量之比（即透過率），可實現對先前編程區域的讀取。  算術和邏輯功能的實現：通過調整編程電脈沖的幅度和寬度可以動態調控相變材料的相變程度，使得器件的中間透過率值可用于代表不同的數值，實現多級存儲功能。所以擬采用輸入脈沖數量對應加數的方法實現標量加法計算。同時由于所設計器件的讀取連續光輸出功率可視為讀取連續光輸入功率和器件透過率的乘積，因此可采用將輸入功率和透過率作為被乘數和乘數的方法實現基本乘法運算。除此之外還可以將器件功能層的初始狀態設置為非晶相，把晶化脈沖幅值和不足以產生晶化的脈沖幅值分別作為輸入邏輯‘1’和‘0’；同時設定一個判定閾值并與編程后器件透過率的變化率進行對比，把高于和低于閾值的透過率變化率分別作為輸出邏輯 ‘1’和‘0’；通過合理選擇編程脈沖有望實現各種邏輯功能輸出。 ② 基于器件透射率可調特性驗證其實現神經突觸的可行性。并依托所設計人工突觸構建人工神經網絡芯片，實現圖像、語音和文本識別功能：  突觸可塑性是大腦記憶和學習的神經生物學基礎，也是人工類腦器件需要實現的首要功能。為實現突觸可塑性，擬把相變材料和波導之間的耦合區域視為仿生神經突觸，左右兩端電極分別代表突觸前和突觸后，分別施加在兩端電極上的電脈沖則作為突觸前和突觸后刺激。通過調節從左右兩端電極輸入耦合區域的電脈沖時間差對耦合區域的光透過率進行連續調控，進而依托于上述存算理論模型和實物器件仿真和實驗實現仿生神經突觸的脈沖時序依賴可塑性（Spike-Timing-Dependent-Plasticity, STDP)。  將不同波長的光脈沖序列輸入所設計的突觸單元, 經過相變材料的作用，脈沖強度發生變化，對應于乘法器。進而借助于微環結構，將不同波長的脈沖導入進同一波導中，該功能類似加法器。相加后的脈沖光強較小時，讀取光與微環發生共振，在輸出端口沒有光強輸出。當光強達到一定的閾值后，讀取信號不再和微環發生共振，而是傳播到輸出端口。這一過程類似神經元脈沖信號的激發，實現了非線性激活函數的功能。利用上述的單個神經元結構，驗證其監督式機器學習和非監督式機器學習。對于監督式機器學習，權重的數值通過外部管理器設置；對于非監督式機器學習，不再需要外部管理器來設置權重值，而是通過輸出光脈沖進行反饋控制，調整權重值。在單個神經元結構的基礎上，更復雜的光學脈沖神經網絡結構，證明該結構的可擴展性。擬設計的神經網絡中的每一層結構包括三個功能單元，即收集器、分發器和神經突觸結構。收集器將上一層不同波長的光脈沖信號收集到同一根波導中，分發器將光脈沖分發給多個神經元，神經突觸結構則產生光脈沖信號，輸入給下一層結構。基于上述結構實現圖片、語音和文本的識別。 創新性分析：①首次研究了一款基于“電學編程、光學讀取”模式的光電混合存算一體化器件。與傳統電學存算一體化器件相比,擬研發的器件可以進行長距離的信息傳輸，具有傳輸帶寬高、信號間延遲低、損耗低、抗干擾、集成密度高等優點。②采用硒(Se)摻雜的相變材料作為存算一體化器件的核心功能材料。與采用其他相變材料的存算一體器件相比，以硒參雜的相變材料作為功能材料的存算一體器件有望展現出極低的光損耗。③提出了一種基于“電學脈沖刺激、光學權重調節”的人工神經突觸。該突觸器件有望成為未來通用型人工神經突觸，填補了光電混合型人工突觸的技術空白。 先進性分析：①所提出的光電混合工作模式使得該存算一體化器件不但具有傳統集成電路的高密度特性，且兼具光通信技術的寬頻帶、低延遲、抗干擾的優越性能。②所采用硒參雜的相變材料不但繼承了傳統材料具有的快速相變轉化速度、低功耗和穩定性強等特性，且本身在通信波段非晶態透明的同時還保持了相變前后足夠大的光學性能差異的特點。③所設計的突觸繼承了人工電子突觸和全光突觸的優點，具有高集成度、低功耗、超快響應時間、穩定性強等優點。 獨占性分析：根據已取得成果正在撰寫專利，以獲得該關鍵技術的獨有權。 

北京大學物理學院“極端光學創新研究團隊”王劍威研究員和龔旗煌院士領導的課題組，與英國、丹麥、奧地利和澳大利亞的學者合作，實現了硅基集成光量子芯片上的多體量子糾纏和芯片-芯片間的量子隱形傳態功能，為芯片上光量子信息處理和計算模擬的應用，奠定了堅實的基礎。相關研究成果于近日發表在國際頂級物理期刊Nature Physics(https://www.nature.com/articles/s41567-019-0727-x)。 集成光量子芯片技術，結合了量子物理、量子信息和集成光子學等前沿學科，通過半導體微納加工制造高性能且大規模集成的光量子器件，實現對光量子信息的高效處理、計算和傳輸等功能。其中，利用硅基平面光波導集成技術的光量子芯片具有諸多獨特優勢，包括集成度高、穩定性好、編程操控性優越和可單片集成核心光量子器件等，因此被認為是一種實現光量子信息應用的重要手段之一。 A. 硅基量子隱形傳態和多光子量子糾纏芯片的示意圖，左上角為集成量子光源的電子顯微鏡圖；B. 量子隱形傳態的量子線路圖；C. 量子糾纏互換的量子線路圖；D. GHZ糾纏制備的量子線路圖 北京大學研究團隊與布里斯托爾大學、丹麥科技大學、奧地利科學院、赫瑞-瓦特大學和西澳大利亞大學科研人員密切合作，在硅基光量子芯片技術和應用方面取得了突破性進展。研究團隊發展了一種基于微環諧振腔的高性能集成量子光源，通過硅波導的強四波混頻非線性效應，實現了光子全同性優于90%、無需濾波后處理的50%觸發效率的單光子對源，達到了對4組微腔量子光源陣列的相干操控，片上雙光子量子糾纏源的保真度達到了92%。團隊實現了關鍵的可編程片上雙比特量子糾纏門，可以按照功能需要切換貝爾投影測量和量子比特焊接操作，通過量子態層析實驗確認了高保真的雙比特糾纏操作。 研究團隊在單一硅芯片上實現了高性能量子糾纏光源、可編程雙比特量子糾纏門，以及可編程單量子比特測量的全功能集成，進而實現了三種核心量子功能模塊——芯片上四光子真糾纏、量子糾纏互換、芯片-芯片間的高保真量子隱形傳態。通過對兩對糾纏光子對進行量子比特焊接操作，團隊實現并判定了四比特Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) 真量子糾纏的存在；通過對兩對糾纏光子中各一個光子進行貝爾投影操作，實現了量子糾纏互換功能，使來自不同光子源的光子間產生了量子糾纏；利用兩個芯片間的量子態傳輸和量子糾纏分布技術，實現了兩個芯片間任意單量子比特的量子隱形傳態，達到了近90%的隱形傳態保真度。 團隊研制的硅基多光子量子芯片尺寸僅占幾平方毫米，比傳統實現方法小了約5-6個數量級，不僅達到了器件的微型化，同時具備了單片全功能集成、器件編程可控、系統性能優越等特點，其中量子隱形傳態保真度優于已報道的其它物理實現方法。多體量子糾纏體系的片上制備與量子調控技術，為片上量子物理基礎研究和片上光量子信息處理傳輸、量子計算模擬的應用提供了重要基礎。

在 雙金屬氮雜富勒烯 Gd2@C79N 的分子結構和量子比特行為這一體系中可以實現對任意疊加態的操控，并可應用于 Grover 算法中。直流磁化率測試表明，碳籠上氮原子取代引入的自由基轉移到內部釓離子之間，并與兩個釓離子發生強的鐵磁耦合（耦合常數 JGd-Rad = 350 ± 20 cm-1 ），使體系呈現出 S = 15/2 的高自旋基態。連續波電子順磁共振（ cw-EPR ）測試在 0-6000 G 磁場范圍內觀測到了 22 個躍遷，通過自旋哈密頓量的擬合可以確定 Gd2@C79N 中豐富的多能級結構。脈沖 EPR （ pulse EPR ）則可以通過自旋回波（ spin echo ）信號研究體系中的退相干行為。在 5 K 溫度下， 2-6000 G 磁場范圍內，高自旋 Gd2@C79N 仍然具有微秒量級的退相干時間， 如此長的退相干時間使得對任意自旋疊加態的操控成為可能。自旋回波章動實驗證明了體系中多樣性拉比循環（ Rabi Cycle ）的存在，拉比頻率則可由旋轉波近似的方法從 22 個躍遷推演計算，并且得到與實驗數據一致的結果，進一步驗證了 Gd2@C79N 的 22 個躍遷非常適合用于量子操作。

1. 痛點問題 量子計算機是基于量子力學原理的通用計算設備，其基礎邏輯單元是遵守量子力學原理的量子比特。基于其并行計算的特性，量子計算機在解決某些特定問題時相對于經典計算機具有指數級的加速，在未來的基礎科學研究、量子通訊及密碼學、人工智能、金融市場模擬、氣候變化預測、藥物模擬、新材料發現等需要強大算力的領域中具有廣泛的應用前景。目前國際上已出現眾多的量子計算商業項目，例如美國的IonQ、霍尼韋爾、谷歌、IBM、亞馬遜、微軟等，以及國內的騰訊、阿里巴巴、百度、華為、字節跳動等公司。 目前有若干種物理平臺有望實現大規模量子計算，其中離子阱量子計算平臺在衡量量子計算性能的各項指標方面表現優異，是最有可能實現量子計算機的平臺之一。應用于離子阱量子計算機的量子計算尋址裝置是離子阱量子計算機必不可少的部件。量子計算尋址裝置的功能是利用操控激光對任意空間位置、任意數量的量子比特的狀態進行實時操控。 2. 解決方案 本成果的量子計算尋址裝置提出了一種全新的結構來實現量子比特的尋址，該系統采用兩個尋址單元協同操作以實現一維量子比特尋址操控。而利用多個尋址單元及相應的控制手段可實現二維與三維量子比特尋址操控。本發明增加了尋址操控系統的信道容量，可實現離子型量子計算機內任意量子比特進行尋址操控并消除了尋址操控系統引入的誤差；可實現對量子計算機上任意量子比特進行任意比特量子邏輯門操作；可根據離子量子比特在空間分布及量子態來優化尋址系統并動態反饋，可靈活實現復雜的量子算法及量子糾錯。 合作需求 尋求量子計算方向的企業開展業務合作。

用于量子保密通信、近紅外探測成像、高速量子光通信、激光雷達探測。 針對單光子探測需求，提取關鍵技術參數，通過多次半導體器件仿真優化，最終得到外延結構設計。結合 13 所 自主外延生長技術與精準的鋅擴散方案，最終實現較為成功的 GM-APD 芯片。該芯片已經成功達到量子保密通信中單光子探測需求，并在安徽問天量子技術有限公司的產品中得到應用。 

由南方科技大學和中國科學技術大學共同完成的題為“Three-dimensional quantum Hall effect and metal-insulator transition in ZrTe5”的研究論文，實驗證實了哈佛大學理論物理學家Bertrand Halperin在1987年給出的關于三維電子氣體系中量子霍爾效應的理論預測。南科大物

 網絡與信息安全是我國的戰略發展重點之一，針對網絡與通信系統在數據安全傳輸方面的緊迫需求，獨辟蹊徑地利用連續變量量子密碼技術，解決了量子密鑰分配系統中“輸出密鑰率低”、“多信號融合性差”、“抗干擾能力弱”、“實際安全性差”等工程應用中的核心技術問題，極大地推動了量子保密通信技術在實際系統中的應用。 量子保密通信有單光子和連續變量量子保密通信兩種實現方式，我們集中研究連續變量量子保密通信技術，在理論和實驗研究方面取得了重要突破，先后完成了國際上最長安全傳輸距離(150公里)、國際上最高系統速率(100MHz)和CWDM環境下最高密鑰率(1Mbps@25km)的連續變量量子密碼通信實驗，研制出國際上首套高速連續變量量子密鑰分配工程樣機(52kbps@50km)和國際首套智能量子黑客安全監控系統原理樣機，為華為公司研制出了一套到達商用要求的連續變量量子密鑰分配工程樣機，并利用上海交通大學校園網完成了國際上首次連續變量量子密碼通信外場測試試驗。 所取得的研究成果到達國際領先水平，受到了國內外媒體、國家密碼管理局、華為公司等相關部門的高度關注，在網絡與信息安全領域產生了重要影響。國際最長安全傳輸距離的連續變量量子密鑰分配實驗系統(150km安全傳輸距離)國際最高速的連續變量量子密鑰分配實驗框圖(100MHz系統時鐘)國際最高速的連續變量量子密鑰分配實驗框圖(100MHz系統時鐘)國際上首套高速連續變量量子密鑰分配工程樣機（52kbps@50km，時鐘25MHz）國際上首套智能量子黑客安全監控系統原理樣機