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2015-12-30

军民两用技术与产品 2015年17期
关键词:单光子光源器件

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国际先进的增强型氮化镓MIS-HEMT器件问世

中国科学院微电子研究所等单位的研究人员在增强型氮化镓(GaN)MIS-HEMT(金属—绝缘层—半导体高电子迁移率晶体管)器件研制方面取得新进展,成功研制出了具有国际先进水平的高频增强型GaN MIS-HEMT器件。

研究人员通过耐高温刻蚀掩模技术,创新性地采用高温栅槽刻蚀工艺显著降低了对沟道二维电子气的损伤,提高了刻蚀残留物的挥发性。同时,研究人员采用自主研制的臭氧辅助原子层沉积技术,制备出了高绝缘、低缺陷的Al2O3栅介质,有效抑制了栅极漏电流,最终研制出了阈值电压1.6V,脉冲输出电流高达1.13A/mm,关态功耗仅为6×10-8W/mm的增强型GaN MISHEMT器件。该器件在4GHz频率下的脉冲输出功率达到5.76W/mm,功率附加效率达57%,高于目前国际上报道的阈值电压超过1.5V MISHEMT的器件的功率性能。

该增强型GaN MISHEMT器件的成功研制,突破了栅槽刻蚀技术制备GaN功率电子器件的瓶颈,为进一步提高GaN电子器件的工作频率(10MHz以上)和转换效率奠定了坚实的基础。(微电)

芯科推出业界最灵活双模Bluetooth模块解决方案

美国芯科科技有限公司推出双模Bluetooth®Smart Ready系列模块解决方案,为嵌入式开发人员集成Bluetooth®Smart和Bluetooth®Basic Rate/Enhanced Data Rate(BR/ EDR)无线技术提供了新选择。

其中,Bluetooth®Smart Ready BT121模块能够提供完全集成高性能器件的解决方案,包括Bluetooth无线电、微控制器(MCU)和板上Bluetooth®软件协议栈等,并配备软件开发套件Bluetooth®Smart Ready SDK,支持BGScript™脚本语言。该模块旨在通过提供灵活的即插即用Bluetooth®解决方案,帮助开发人员加快产品研发进度,降低开发成本。该模块不仅适用于Bluetooth®BR/EDR传统连接设备,也可应用于使用Bluetooth®Smart的最新应用产品,如无线家居产品、可穿戴设备和销售终端等。

Bluetooth®Smart Ready SDK是一套简化Bluetooth®Smart Ready应用开发的软件工具。开发人员可访问数十种Bluetooth®Smart应用配置示例,并以此为模板进行开发,可有效缩短产品研发时间。未来,芯科公司还将持续扩展Bluetooth®的应用配置库,以支持新的无线应用产品和使用案例。(科日)

用纯光制造量子逻辑门的研究获进展

加拿大物理学家在利用纯光打造量子计算机基础元件——逻辑门的研究中取得了新进展,成功通过单光子对其它光束施加了影响。

逻辑门对输入数据进行运算,以创建新的输出。在传统计算机中,逻辑门通常采用二极管或晶体管的形式,但量子计算机组件由单个原子和亚原子粒子制成,信息处理通过粒子之间的相互作用完成。该项研究展现了单光子对其它光束的影响。光束在一般情况下可互不影响地彼此穿过,要打造光量子计算机,光束就必须相互“交谈”,但此前尚未实现单光子与光束的相互作用。

研究人员首先将单光子入射在已冷却到高于10-6K的铷原子上。光子与原子发生“纠缠”,影响了铷原子与单独光束相互作用的方式。光子改变了原子的折射率,从而引起光束发生很小但又可测量的“相移”。这一过程可用作全光量子逻辑门,实现输入、信息处理和输出。量子逻辑门是该项研究进展最显著的应用方式,而可观察到这些相互作用的能力使光学研究翻开了新的一页。(科日)

奥地利首次在实验室实现量子门叠加态

奥地利物理学家在世界上首次成功在实验室将2个逻辑门叠加,构建出了全新量子计算机模型。该量子计算机模型能够比标准量子计算机更高效地完成量子计算任务。

量子逻辑门是量子计算机的基本单元。在标准量子计算机中,量子逻辑门按照特定顺序排列(1个逻辑门只能在另1个逻辑门的前面)。而新研究却实现了量子逻辑门的叠加,使其能够同时按照多种序列相互作用,从而大幅减少某些量子计算中量子逻辑门的数量。

科学家将2个量子逻辑门运用到单光子电路中发现,2个量子逻辑门并不是按照单一顺序进行量子运算,而是同时以2个顺序,即逻辑门A在逻辑门B之前和逻辑门B在逻辑门A之前2种逻辑序列发挥作用。如果加入更多的逻辑门,则会同时形成更多的逻辑序列叠加态,比以前的量子计算更快、更高效。该项研究成果有望为全新量子计算建立理论基础,并设计出计算速度更快的量子计算机。(聂翠蓉)

德国超级计算机HRSK-II投入运行

超级计算机HRSK-II在德国德累斯顿工业大学莱曼计算中心投入运行。据悉,其是目前德国性能最高的超级计算机,峰值运算速度为每秒1500万亿次浮点运算,使用了4.3万个中央处理器芯片,数据储存部分由2000块硬盘组成,还具有1个用于特殊用途的由快速固态硬盘集合成的数据储存单元。

该超级计算机使用了高能效技术,无需制冷设备,通过水冷却循环系统回收热量,每年可节约运行费用约25万欧元,回收的热量可用于附近建筑物的供热。(科日)

展讯公司推出2款28nm工艺4核SoC平台

展讯通信有限公司推出最新的3G、4G解决方案——SC7731G、SC9830A等2款采用28nm工艺的4核SoC(系统级芯片)平台。

其中,SC7731G内置4核ARM Cortex-A7应用处理器,主频可达1.3GHz,支持WCDMA/HSPA(+)和GSM/GPRS/EDGE双模式,并具有双卡双待功能,配备1080p高清视频和800万像素摄像头。该SoC平台属于4核普及款芯片,适用于入门级智能手机。

SC9830A内置4核ARM Cortex-A7应用处理器,主频可达1.5GHz,支持TD-LTE、LTE FDD、TD-SCDMA/HSPA(+)、WCDMA/HSPA(+)和GSM/GPRS/EDGE等多种模式,具有双卡双待功能,集成2D/3D图形加速的双核ARM Mali 400MP,以及NEON多媒体处理器,配备多标准多媒体加速器,以及1080p高清视频和1300万像素摄像头。该芯片为全球普及型LTE方案,适用于经济型4G手机。 (诠鼎)

国内首款自主可控的安全存储产品问世

创新科存储技术有限公司开发的国内首款安全存储产品——SCS1000系列产品正式问世。该产品从核心器件到存储系统软件全部拥有自主知识产权,从主控板、磁盘管理到数据访问等多个方面进行了安全强化,未来可广泛应用于政府办公、国防、航空、航天等对安全性要求较高的领域。

目前,我国信息产业核心系统设备长期依赖国外进口,对于各领域的信息安全构成了潜在威胁。SCS1000系列安全存储产品搭载了国产“申威”高性能多核处理器和国产“睿思”操作系统;配备创新科公司自主研发的UStor存储系统,保证了整个系统的绝对自主知识产权。其中,“申威”高性能多核处理器采用对称多核结构和SoC技术,在保证与国外同类产品性能相同的前提下,还具有节能环保、简单易用、管理便捷等特点。目前,创新科公司已与中星微电子集团、中国网络电视台、中国电信集团公司等开展了合作。(王怡)

中科院量子点纠缠光源方案可构建新型量子中继器

中国科学院量子信息重点实验室的研究人员基于量子点双激发的级联过程,提出了可扩展的量子点纠缠光源的实现方案,可用于构建新型量子中继器。

量子纠缠光源是量子信息处理中的重要资源。传统的纠缠光源主要由参量下转换过程实现。这种纠缠光源是概率性的,可能会产生高阶冗余的光子对,导致量子通讯和量子计算出现错误。利用半导体量子点的双激子自发辐射过程,可实现可控的、确定性的纠缠光源。但在量子点中,偏振方向垂直的2个光子在能量上存在微小的差别,会破坏光子对的纠缠特性,这是实现量子点纠缠光源面临的最大难题。

研究人员深入研究了精细结构

的产生机制,推导出了量子点中激子精细结构和偏振角在单轴应力下的唯象理论,并给出了在外压下具有最小精细结构的量子点的简单判据。通过对应力调节量子点微观机制的研究,研究人员在理论上证明了利用1组特殊的组合应力可以在大范围调节量子点发光能量的同时,将任意量子点的精细结构调节到接近于零,从而解决了实现可扩展量子点纠缠光源的关键难题。研究人员还提出了1个在目前技术能力下完全可以实现的可扩展纠缠光源的装置,利用该装置可将不同量子点产生的纠缠光子级联起来,从而实现量子中继、远距离的纠缠分发、高效率的多光子纠缠生成等功能,为量子点确定性纠缠光源的实用化铺平了道路。(科苑)

中科院在国际上首次实现高维量子纠缠态的固态存储

中国科学院量子信息重点实验室在国际上率先研制成功高维固态量子存储器,在固态系统中首次实现了对三维量子纠缠态的量子存储。

研究人员于2012年建立了我国首个固态量子存储研究平台,在国际上率先实现了光子偏振态的二维固态量子存储,并创造了99.9%保真度的世界最高水平。研究人员通过优化稀土掺杂晶体样品设计及泵浦技术等,极大地提升了存储器的性能指标,存储带宽由100MHz提升至1GHz,存储效率由5%提升至20%,最终实现了高维纠缠态的量子存储。研究人员利用光的轨道角动量进行编码,首次研制出了基于参量下转换的窄带高维纠缠光源,并将此纠缠光源存储入固态量子存储器中,三维纠缠态的存储保真度达到99.1%。该量子存储的高维特性分析结果表明,在51维的态空间中,量子存储的效果仍然非常好。

高维轨道角动量存储技术可用于量子存储器的空间域复用,以提升量子网络的传输效率及未来量子U盘的存储容量。该项研究进展使同时使用时间、频率及空间的并行复用成为可能,为固态量子存储器的集成化、规模化应用奠定了重要的基础。(科大)

日本刷新量子加密最长传输纪录

日本NTT物性科学基础研究所成功进行了约340km的长距离量子密钥传送实验,使长距离量子通信的实现向前推进了一步。

研究人员发现,单光子检测器的噪声是量子密钥长距离传送的障碍之一,而噪声产生的原因是在室温下通过光纤照射在检测器件上的“黑体辐射”。为了去除“黑体辐射”,研究人员设置了冷却到0.3K的低温滤光镜,开发出了纳米级细线结构的氮化铌单光子检测器,可去除1.55μm波长以外所有波长范围的“黑体辐射”,并使噪声的发生率降低到0.01Hz的水平。量子密钥传送实验结果表明,在换算为普通光纤光损耗为72dB的条件下,能够以较低的误码率安全传输量子密钥336km,刷新了量子密钥的传输距离纪录。

据悉,目前,单光子检测器的检测效率仅为3%,进一步提高检测效率还可进一步延长传输距离。(科技)

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