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北京大學物理學院“極端光學創(chuàng)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(xiàn)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(tài)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(fā)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(jié)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(guī)模集成的光量子器件，實現(xiàn)對光量子信息的高效處理、計算和傳輸?shù)裙δ堋Ｆ渲校霉杌矫婀獠▽Ъ杉夹g的光量子芯片具有諸多獨特優(yōu)勢，包括集成度高、穩(wěn)定性好、編程操控性優(yōu)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(xiàn)光量子信息應用的重要手段之一。 A. 硅基量子隱形傳態(tài)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(tài)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(fā)展了一種基于微環(huán)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(xiàn)了光子全同性優(yōu)于90%、無需濾波后處理的50%觸發(fā)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(xiàn)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(tài)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(xiàn)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(xiàn)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(tài)。通過對兩對糾纏光子對進行量子比特焊接操作，團隊實現(xiàn)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(xiàn)了量子糾纏互換功能，使來自不同光子源的光子間產(chǎn)生了量子糾纏；利用兩個芯片間的量子態(tài)傳輸和量子糾纏分布技術，實現(xiàn)了兩個芯片間任意單量子比特的量子隱形傳態(tài)，達到了近90%的隱形傳態(tài)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(tǒng)實現(xiàn)方法小了約5-6個數(shù)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(tǒng)性能優(yōu)越等特點，其中量子隱形傳態(tài)保真度優(yōu)于已報道的其它物理實現(xiàn)方法。多體量子糾纏體系的片上制備與量子調(diào)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。

硅芯片是當代信息技術的核心，當前正向“深度摩爾”（More Moore）和“超越摩爾”（More than Moore）兩個方向發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應用是“超越摩爾”技術路線中相當重要的一環(huán)，需要數(shù)量巨大的集成電路芯片來分析處理來自外部傳感器件的海量信號。目前，大多數(shù)傳感信號采集器件和信號處理單元均為分離設計，將在整體上產(chǎn)生更大功耗并占據(jù)更大的空間。由此，復旦大學材料科學系教授梅永豐課題組提出了將信號檢測和分析功能集成于同一個芯片器件中的全新概念。作為演示，研究團隊將單晶硅薄膜柔性光電晶體管與智能薄膜材料相結(jié)合和組裝，構(gòu)造了對不同環(huán)境變量進行檢測和分析的柔性硅芯片傳感器及其系統(tǒng)。這一思路不僅具有優(yōu)異的可擴展性，還可與當前集成電路先進制造工藝相兼容。5月2日，相關研究結(jié)果以《面向智能數(shù)字灰塵的硅納米薄膜光電晶體管多功能集成傳感器研究》（“Silicon Nanomembrane Phototransistor Flipped with Multifunctional Sensors towards Smart Digital Dust”）為題發(fā)表在《科學進展》（Science Advances）上。研究團隊從器件的傳感機理入手，利用柔性薄膜組裝集成芯片傳感器，實現(xiàn)了多種環(huán)境參數(shù)探測功能的集成。圖1：(A) 器件主要功能層示意圖；(B) 貼附于曲面上的柔性傳感器件陣列；(C) 智能傳感器件功能區(qū)的光學顯微照片；(D)用于濕度傳感的集成系統(tǒng)構(gòu)造圖；(E) 氫氣通入前后參比器件與檢測器件的電流變化，紅色為參比電流，藍色為檢測電流。智能材料在環(huán)境刺激中可以發(fā)生折射率、顏色、晶體結(jié)構(gòu)等方面的光學性質(zhì)變化，但一般需要光譜設備或比色卡才能進行比對。而翻轉(zhuǎn)的硅薄膜光電晶體管由于沒有柵極金屬阻擋功能區(qū)域的光信號吸收，可以更容易獲得高靈敏的傳感特性。利用這一點，研究團隊將多種智能薄膜材料貼合在器件功能區(qū)，智能材料內(nèi)部物理性質(zhì)變化引起了微小光學性能改變，從而表現(xiàn)在輸出的光電流上，因此可以在同一個芯片上實現(xiàn)對多種不同信號的同時檢測。圖1A展示了傳感器件典型的功能層結(jié)構(gòu)，頂層的智能薄膜材料對環(huán)境刺激發(fā)生響應，進而改變下方硅單晶薄膜光電晶體管的輸出信號。具有2微米厚的熱氧化二氧化硅層則作為光電晶體管的封裝，對下方器件進行保護。硅薄膜光電晶體管完全由晶圓級先進集成電路工藝方法制備而成，結(jié)合了傳統(tǒng)硅基光電子器件的高性能和硅納米薄膜超薄厚度下的優(yōu)良柔性。圖1B是貼附于半徑僅為2毫米直徑玻璃管上的柔性器件陣列，表現(xiàn)出良好的彎曲性能。圖1C是單個器件功能區(qū)域的特寫，在藍色虛框部分集成不同智能材料即可實現(xiàn)對不同環(huán)境信號的檢測。圖1D是具有完備傳感與數(shù)據(jù)處理功能的柔性系統(tǒng)合成圖，包括傳感與參比器件、邏輯與存儲單元、信號放大器和電源。研究團隊利用該系統(tǒng)實現(xiàn)了對環(huán)境中濕度的實時、快速檢測，演示的信號為依次減小的三個濕度脈沖。整個過程中直接對環(huán)境變化做出響應的信號，即參比器件與傳感器件輸出電流隨時間的變化如圖1E中所示。當環(huán)境發(fā)生變化（如圖所示通入氫氣），傳感器件的輸出電流大幅增加，而參比電流保持平穩(wěn)，再利用差分電路處理，即可給出所檢測的環(huán)境參數(shù)的值。研究團隊開發(fā)了將智能材料與光電傳感結(jié)合的新穎傳感機制，并將傳感模塊與后續(xù)信號處理等模塊集成在一起，展示了其在氣體濃度、濕度、溫度等多種環(huán)境參數(shù)檢測方面的能力，已經(jīng)初步具備了未來的“智能數(shù)字灰塵”的雛形。該策略也可以應用于其他的數(shù)字傳感系統(tǒng)，在后摩爾時代中將具有巨大的應用潛力。論文主要由李恭謹博士，博士研究生馬喆和尤淳瑜合作完成，并獲得韓國延世大學Taeyoon Lee教授和中科院微系統(tǒng)所狄增峰研究員的合作支持。該工作得到國家自然科學基金委、上海市科委、復旦大學和專用集成電路與系統(tǒng)國家重點實驗室等大力支持。

（ (A) 器件主要功能層示意圖；(B) 貼附于曲面上的柔性傳感器件陣列；(C) 智能傳感器件功能區(qū)的光學顯微照片；(D)用于濕度傳感的集成系統(tǒng)構(gòu)造圖；(E) 氫氣通入前后參比器件與檢測器件的電流變化，紅色為參比電流，藍色為檢測電流 ）

成果介紹在微瓦級極低功耗的情況下，芯片可以應用至智能手機、可穿戴智能設備、小家電、大家電、玩具及車載等眾多場景中。技術創(chuàng)新點及參數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡拓撲/計算精度動態(tài)自適應的系統(tǒng)架構(gòu)，基于事件驅(qū)動的精度可控數(shù)模混合近似計算電路，實現(xiàn)面向各種背景噪聲的場景自適應低功耗智能計算。基于22nm工藝，實現(xiàn)微瓦級(< 10uW)極低功耗下的高精度關鍵詞語音識別樣片驗證，相比目前最新研究成果，硬件能效提高近3倍，且支持各種噪聲下的高精度識別(Noise-robust recognition)，相關研究成果已發(fā)表在電路與系統(tǒng)領域頂刊IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers。市場前景可集成和使用在對手機、可穿戴設備、智能家居等多種應用場景的智能終端產(chǎn)品。產(chǎn)品當前已經(jīng)在實驗室完成樣品測試，各項功能都處于行業(yè)優(yōu)秀水平；芯片目前技術參數(shù)可以達到支持離線語音喚醒功能，支持5個喚醒詞和10個命令詞，還支持聲紋識別。它支持3-5m的遠場語音喚醒和識別，工作頻率為50MHz，延遲不到10ms。

已有樣品/n5G針對熱點場景優(yōu)化，通過密集部署的小型基站來卸載用戶流量，滿足用戶高 速接入的需求，提升用戶體驗。面向熱點高容量的基帶芯片為小型基站提供高靈活 性、集成一體化的芯片級解決方案，大大降低5G網(wǎng)絡的建設成本，是小型基站的核 心器件。研制小型基站基帶芯片對我國在5G時代實現(xiàn)引領、提升企業(yè)核心競爭力、 搶占市場應用先機具有重要的戰(zhàn)略意義。面向室內(nèi)外局部熱點區(qū)域的高容量場景， 突破軟件可定義空口架構(gòu)、高并行度基帶處理等關鍵技術，研制能夠提供高數(shù)據(jù)傳 輸速率的基帶芯片，開發(fā)相關模塊并與企業(yè)合作進行

本實用新型實現(xiàn)了一種高速實時運動控制電路/芯片，包括CPU讀寫控制模塊、FIFO(First In First Out)模塊、FIFO讀取控制模塊、初始化模塊、輔助控制模塊、插補控制模塊和輸出控制模塊；CPU讀寫控制模塊的數(shù)據(jù)輸入端接收外部控制數(shù)據(jù)，它的數(shù)據(jù)輸出端連接FIFO模塊的輸入端；FIFO模塊的輸出端連接FIFO讀取控制模塊，F(xiàn)IFO讀取控制模塊的輸出端連接初始化模塊輸入端，初始化模塊輸出端分別連接輔助控制模塊和插補控制模塊的輸入端；輔助控制模塊和插補控制模塊的輸出端分別連接輸出控制模塊的輸入端，輸出控制模塊的輸出端即為本電路/芯片的輸出端；FIFO模塊內(nèi)還包括監(jiān)測FIFO空/滿狀態(tài)的檢測模塊。

本發(fā)明所述毛細管等速微通道電泳芯片，包括芯片本體，包括位于芯片本體上的進樣毛細管和檢測毛細管，所述進樣毛細管中部和檢測毛細管一端呈T形垂直連接。采用本發(fā)明所述的毛細管等速微通道電泳芯片，采取蝕刻芯片代替普通毛細管，使得電泳路徑明顯縮短并更加規(guī)則；采取T字形毛細管，使得前導、尾隨緩沖液和樣品分別進樣更加方便，且能有效縮短電泳路徑減少流體沿程阻力損失，更大限度的保證衡量污染物監(jiān)測的精確度。

微電子芯片結(jié)構(gòu)關鍵尺寸（CD）的測試，是保證以集成電路為代表的微電子芯片研制、加工等工藝實現(xiàn)能否滿足設計要求的關鍵測試/分析技術。該技術（OCD）的產(chǎn)業(yè)化在國內(nèi)還是空白，目前我們的系統(tǒng)研究可PK國際先進水平，并已具備產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)移的能力。 

本發(fā)明提供了一種芯片拾放控制方法, 芯片以第一速度 V1 下降到速度切換位置,對其直接減速至第二速度 V2,再以第二速度 V2 下降至芯片待拾取或貼裝處，完成芯片拾取或貼裝，芯片在下將過程中從高速直接轉(zhuǎn)至低速,減小了減速過程的沖擊力，有效完成芯片拾取或貼裝。

哈爾濱工業(yè)大學（深圳）電子與信息工程學院的徐科副教授、姚勇教授與其合作者，針對光通信芯片集成度受限的問題，通過光波導模場的精細調(diào)控，在實現(xiàn)多模波導低損耗和低串擾的同時，將關鍵器件的尺寸縮小了1-2個數(shù)量級。芯片支持3×112 Gbit/s高速模分復用信號的任意緊湊布線，使多模光學系統(tǒng)的大規(guī)模片上集成成為可能。該成果將進一步助力集成光子芯片在光通信、人工智能、高性能計算、量子信息等眾多高新領域中加速發(fā)展和應用。