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作為信息化時代各領域發展的重要基礎與保障，信息安全是一個不容忽視的國家安全戰略。當今信息安全領域廣泛使用的公鑰密碼體制主要都是基于經典計算機“難以求解”的數學問題所設計構造的。近些年來，隨著量子計算技術的快速發展，傳統公鑰密碼體制不再安全。一方面，Shor算法、Grover搜索算法、量子傅里葉變換等算法相繼被提出，從理論上證明這些算法在量子計算機上運行可以顯著縮短傳統公鑰密碼體制所依賴數學問題的求解時間。另一方面，實際可行的量子計算機技術不斷發展，2019年，Google宣布制造出53量子比特的量子處理器“懸鈴木”，在絕對零度條件下可以在200秒完成超級計算機1萬年的計算任務。在即將到來的“后量子時代”，我們需要更安全的密碼體制來保護隱私，也就是后量子密碼（Post-QuantumCryptography,PQC）。未來10年商用量子計算機將面世，在量子計算機面前，構造傳統公鑰密碼體制所基于的數學難題將毫無安全性可言，進而依賴密碼體制而構建的信息安全系統及各種應用將面臨著嚴峻的安全問題，甚至存在被完全破解的潛在威脅，亟待研究抵御量子攻擊的密碼體制及其芯片實現技術。 2022年美國政府正式簽署安全法案，首次將后量子密碼納入美國國家安全備忘錄，同時還提出《量子計算網絡安全準備度法案》，旨在指導推動信息安全系統向后量子密碼學過渡。2022年9月7日，美國國家安全局(NSA)發布了《商業國家安全算法套件2.0》，其中將入選第三輪抗量子密碼標準化選擇的CRYSTALS-KYBER(以下簡稱Kyber)算法列為國家安全系統未來過渡遷移的必備算法。我國也在后量子密碼領域積極跟進，參與國際競爭，于2020年發布國內首份量子安全白皮書，廣泛布局后量子密碼安全技術應用與產業生態。目前后量子密碼算法的研究正在逐漸走向成熟與標準化，未來將有數十億新舊設備完成從傳統公鑰密碼體制向后量子密碼算法的遷移過程。在充分考慮安全性能、算法性能、便利性和合規性的前提下，研制出符合國際標準且具有國際競爭力的后量子密碼SoC芯片并應用，對于我國加快搶占后量子密碼國際領先地位，保障量子時代下的信息安全具有重要意義。 圖1 后量子密碼在未來信息安全領域的應用 本成果提出一種應用在云計算、數據中心加密中的高性能隨機數生成哈希核心算子，實現了具有靈活性和高吞吐量的可配置Keccak核心。該核心可配置為支持多個采樣策略，通過高吞吐量隨機數擴展發生器新型結構達到11.7Gbps的吞吐率，性能表現為目前世界最高水平。 圖2 高性能后量子密碼哈希核心算子 在國際上首次提出了具有側信道SPA攻擊防御機制的可配置BS-CDT高斯采樣器。該設計基于CDT反演高斯采樣算法，通過真隨機數發生器和隨機化功耗特性的電路結構，采取隱藏相關數據的防御機制，高效獲取安全性更好的均勻分布隨機數，并可以有效抵御時間攻擊和潛在的功耗分析攻擊，顯著提高安全性。電路采樣精度可達112bit，新型多級快速查找表結構極大縮短了概率函數分布表搜索時間，性能相較于同類設計提升近18倍。解決了高精度需求與采樣速度不匹配的沖突問題，優化了概率函數分布表的存儲資源，靈活劃分密碼系統中的高斯采樣值，并有效加固了后量子密碼系統數據前級的側信道安全性。 圖3 多模域計算兼容可重構算術單元 針對后量子密碼計算量大，數據復雜的痛難點，優化格數學難題中的數論變換（NTT）算法，實現了一種高性能NTT硬件加速單元。采用雙倍位寬乒乓式對稱存儲結構突破訪存限制，改進模乘運算單元關鍵結構，提高多項式運算的效率，相比同類運算操作下最先進的設計快3.95倍。 圖4 靈活指令集型后量子密碼安全處理器芯片架構及版圖 針對后量子密碼算法的多樣化計算需求，創新性地提出了一種多模域計算兼容型可重構核心算子，能夠配置為不同模域下的關鍵運算結構，靈活支持Karatsuba、Toeplitz、NTT等運算結構。在配置為NTT結構的運算下，運算性能與美國MIT研究團隊在IEEEISSCC發表的相關成果保持國際同步水平，并具備更強的靈活性與通用性。 圖5 多模域計算兼容型可重構核心算子 在團隊積累多年的后量子密碼相關先進技術研究的基礎上，在SMIC40nm工藝下實現了兩款后量子密碼芯片，能夠兼容國際最新標準的CRYSTAL-Kyber后量子密碼算法。后量子密碼Kyber芯片采用了高性能流水線結構的蝶形運算單元及高速NTT運算單元，解決了加解密運算中訪問存儲器所帶來的速度瓶頸問題。靈活指令集型后量子密碼芯片采用可編程自定義指令集架構，基于多模域計算兼容的可重構算術單元與可配置多功能哈希/隨機采樣核心算子，在實現高性能的后量子密碼運算的同時提高了芯片的靈活性與適應性。 圖6 后量子密碼Kyber處理器芯片架構及版圖 圖7 靈活指令集型后量子密碼處理器芯片架構及版圖

提出了一種可優化的非絕熱和樂量子計算新方案, NHQC+，打破了以往和樂量子計算（基于非對易幾何相位的量子計算）對不同能級的耦合脈沖必須同步、脈沖面積必須固定的嚴格限制,使得幾何量子計算可與優化控制理論相結合，并且大大提高了幾何量子門對系統噪聲魯棒性，為進一步拓展到可結合脈沖整形技術的幾何量子計算提供了可能。論文第一作者、2018級哈工大-南科大聯培博士生劉寶杰稱，新方案NHQC+只需要用一個三能級量子體系就可以實現，相比之前需要應用復雜脈沖序列同

翁文康和他的博士生劉寶杰提出的新方案使用了一個三能級量子體系，其中基態和第二激發態被用作為量子比特的0和1態，第一激發態作為一個輔助能級。通過施加和體系兩個量子躍遷接近共振的微波信號，并控制信號隨時間的變化，可以實現對系統演化產生的幾何量子相位的精確調控，進而實現任意指定的幾何量子門。相對其他已有的幾何量子門方案，新方案中量子門速度得到了數倍的提升，并且對控制信號誤差具有更好的容錯性。此外，這一方案還具有實驗復雜度相對較低和易于在不同量子體系上實現等優勢。陳遠珍和他的博士后嚴通行合作，在超導量子體系中成功實現了這一方案。實驗中獲得的單比特量子門保真度達到了97%，引起誤差的主要原因包括量子比特和環境相互作用導致的退相干，以及微波控制信號的精度誤差等。 這項工作對于進一步發展基于幾何相位的量子計算具有啟發意義，其后續相關研究目前也在開展之中，包括基于相同思想的兩比特幾何量子門和更為簡化的幾何量子計算方案等。

產品詳細介紹   產品特點：   （1）    板材特制 板面使用鍍鋅鋼板，堅固耐用厚實，板面涂層引進日本高科技晶格納米涂料，啞光性，視覺大于30°不反光。   （2）    啞光米黃色有助于保護視力 德康多功能教學板根據微光量子理論設計，板面顏色為米黃色，視感柔和。米黃色色譜波長在550~770納米之間，為人眼視網膜最能接受的顏色，有效舒緩眼睛的緊張和疲勞，提高眼睛辨識能力。啞光米黃色設計能營造出最佳視覺環境，有助于保護視力，預防近視。     （3）    直接用作投影幕       傳統教室一般是黑板和投影布的結合，投影布上下拉動，易損壞，并且投影布占用黑板板書空間，結構不合理；投影幕布放置時間長了會發黃，影響投影質量。而德康多功能教學板，可直接用作投影幕，投影成像色彩柔和，沒有光斑；一體化設計，可以在投影區域內直接書寫。是高科技的綠色教學產品，確保師生課堂資源得以最大限度的利用。   （4）    可升級為功能強大的電子白板 配合我司專用軟件，即可在板上實現電子白板的全部功能，擁有德康多功能教學板就等于擁有一塊投影幕、一塊黑板、一塊電子白板。而且德康多功能教學板的價格卻比它們的總價便宜得多。   （5）    節能環保 板面無任何電子器材附件，不通電，不發熱，無輻射。符合現代低碳環保生活要求。

實現了基于線性光學系統的量子有限狀態自動機的研究。該量子自動機使用3個空間狀態，即可解決判定輸入整數是否為某一質數P的整數倍的問題，而使用經典的自動機解決同樣問題至少需要P個空間狀態。該工作首次在實驗上實現了量子自動機的運行并驗證了其相比于經典自動機的空間資源高效性，在該領域具有開創性的作用。

提出一種基于超構表面透鏡雙焦點輻射的量子點單光子源結構，該結構對位于雙焦點上的量子點和其鏡像的輻射光子能實現方向可控的準直出射，并能同時實現左右旋偏振態的按需調控。為提高光子的收集效率，在結構背部設置有一面反射鏡，反射光子可以等效為量子點鏡像發射的光子。實驗制備該量子光源的最大挑戰在于如何精確地把量子點和其鏡像集成在超構表面透鏡的雙焦點上。王雪華教授團隊通過發展超構表面制備技術和前期研究“三高”量子糾纏光子源【Nature Nanotechnology 14，586（2019）】所發展的定位精度達10納米的熒光成像精確定位技術，實現了量子點和其鏡像與超構表面透鏡雙焦點的精確重合，演示了到目前為此所報道的最小發散角（3.17度）的準直出射，并實現了左、右旋偏振態分離可調且偏振度達88%的按需調控單光子源。該研究工作提供了基于超構表面調控量子光源的新方案，為推進量子光源性能的按需調控和實用化向前邁出了非常重要的一步。

1. 痛點問題 激光雷達技術存在固有缺陷，造成安全隱患與高昂成本。激光雷達技術主要有以下三個缺點： 1）遠距離探測會漏視目標，點云圖觀看舒適度極低。激光雷達使用點掃描方式探測距離，探測距離越遠像點間隔越大，像點之間有漏視問題。激光雷達采用點掃描方式形成點云圖，對人眼而言無法直接辨識目標； 2）激光信號易受干擾，造成嚴重安全隱患；不同激光雷達之間會產生干擾，因為光譜資源有限，這是無法克服的問題； 3）結構復雜、成本高，工業生產難度大。激光雷達使用多線激光提高掃描速度，對生產工藝要求極高。機械轉動產生的磨損會直接影響激光雷達的壽命及電機控制的精度，需要定期調校和維護。 2. 解決方案 清華大學物理系的科研團隊，經過八年的研究，業內首次實現了芯片級的量子關聯成像系統，相關算法和硬件系統獲得了國家發明專利。 量子關聯成像技術能為智能設備安裝“眼睛”，實現成像與3D測繪功能，核心專利是量子物理算法，以低成本實現高精度測繪與成像，有效彌補了激光雷達技術的重大應用缺陷，為獲取高空間分辨率的3D測繪提供了全新的技術手段。 尋求有開發ASIC芯片、硅光芯片和電子器件產品經驗的企業開展業務合作。

近期，西湖大學理學院何睿華課題組連同研究合作者一起，發現了世界首例具有本征相干性的光陰極量子材料，其性能遠超傳統的光陰極材料，且無法為現有理論所解釋，為光陰極研發、應用與基礎理論發展打開了新的天地。

衛星在軌運行和返回過程中需經歷極端高低溫環境，構件尺寸的穩定是保證衛星在軌高精度、返回高安全、任務高可靠的關鍵。針對衛星搭載的某寬帶微波載荷與衛星本體材料之間熱膨脹系數不匹配極易導致的載荷在軌及返回過程中載荷接收精度不穩定、信息傳輸不連續等問題。我校陳駿教授團隊以原創的負熱膨脹技術研發了具有輕質、熱膨脹系數低、力學性能優異、尺寸穩定性好的高性能低膨脹鋁基復合材料，并研制了系列關鍵連接內置件、環件等高性能低膨脹構件，首次將負熱膨脹技術應用到我國的衛星上，填補了高性能低膨脹金屬構件在工程應用領域的空白。該技術使得某寬帶微波載荷與衛星本體之間熱膨脹匹配性增強、界面應力大幅度減小，保證了衛星在軌與返回過程中信號高精度傳輸與接收，助力衛星成功返回。 圖1 實踐十九號衛星成功返回（圖片來源國家航天局） 圖2 高性能低膨脹鋁基復合材料及構件應用于全球首顆可重復使用返回式技術試驗衛星（圖片來源央視新聞頻道）

傳統的量子振蕩理論，包括考慮了塞曼劈裂的SdH振蕩，都無法解釋最新發現的對數周期現象。這預示著該工作為量子振蕩家族增加了一個新的成員。此外，相對于已知的量子極限以外的量子態，例如分數量子霍爾態、魏格納晶體以及密度波相變等，該研究同時揭示了一種量子極限之外的新型量子態。? 進一步分析表明，這一新奇發現中磁電阻振蕩的對數周期性實質上是離散標度不變性的明顯特征。標度不變性指體系在任何尺度下都是自相似的，體系不存在特定的特征尺度。離散標度不變性是連續標度不變性破缺的結果，其顯著特征是體系的特征尺度滿足等比數列。對數周期振蕩是離散標度不變性的典型特征，這一特征在動物學、金融危機、地震、湍流等多種研究領域中都有所體現。在經典物理體系里，離散標度不變性存在于非線性方程導致的分形結構中。譬如著名數學物理學家龐加萊提出的龐加萊圓盤模型就是一種滿足自相似性的分形結構，參見荷蘭著名畫家埃舍爾的畫作Circle Limit III （圖2A）。對于量子體系，目前已知的只有Efimov三體束縛態表現出離散標度不變的行為。近年來，Efimov三體束縛態在冷原子實驗中得到了觀測，進而激發了相關領域極大的研究熱情。