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天津大學(xué)微波太赫茲微電子系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室結(jié)合微波空間通信和激光空間通信的優(yōu)點(diǎn)，提出了一種介于紅外激光和毫米波的中間頻段，兼顧微波通信和激光通信優(yōu)點(diǎn)又能克服二者的缺點(diǎn)，可同時(shí)滿足大于1Gbps高速傳輸要求和萬公里距離以上遠(yuǎn)距離傳輸要求的新型光電子學(xué)太赫茲星間通信系統(tǒng)。利用標(biāo)準(zhǔn)商用工藝、通過自主研發(fā)解決小型化的片上太赫茲信號(hào)源、巨量太赫茲天線陣列以及太赫茲空間功率合成等技術(shù)難題。該工作目前得到了航天五院衛(wèi)星事業(yè)部的支持。

面向我國(guó)海洋強(qiáng)國(guó)、一帶一路、南海工程等重大戰(zhàn)略需求，整合衛(wèi)星、空基、岸基、艦船、浮臺(tái)、地面指控中心等通信基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)建我國(guó)南海立體觀測(cè)通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，解決了我國(guó)領(lǐng)海戰(zhàn)略區(qū)域內(nèi)覆蓋局限和響應(yīng)遲滯的難題，為最終實(shí)現(xiàn)自主可控、無縫覆蓋、高效可靠、寬帶高速的南海立體信息網(wǎng)絡(luò)提供了內(nèi)外場(chǎng)示范驗(yàn)證環(huán)境。

該插頭的電源電路為電能計(jì)量芯片供電，電能之粼于計(jì)量芯片根據(jù)電壓處理電路經(jīng)過分壓后提供的電壓以及電流處理電路經(jīng)過分流后提供的電流來計(jì)量該智能插頭所連接的用電設(shè)備消耗的電能值并通過射頻電路將該電能值經(jīng)由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳送給網(wǎng)關(guān)，然后由網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)給用電服務(wù)器并根據(jù)射頻電路接收的由網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)來自用電服務(wù)器的控制信息產(chǎn)生控制命令再通過通信接口與用電設(shè)備進(jìn)行通信來完成控制命令。

?  成果簡(jiǎn)介：該系統(tǒng)是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全數(shù)字專業(yè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，符合SJ/T 11228-2000《數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)體制》和ETSI的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，可用于指揮調(diào)度和應(yīng)急保障通訊，具有呼叫建立時(shí)間短（小于300ms）、調(diào)度方式靈活、保密安全性強(qiáng)、頻譜利用率高等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)易于構(gòu)成虛擬專網(wǎng)，可以推廣到公安、政務(wù)、公共交通、油田等國(guó)家安全和民用領(lǐng)域。系統(tǒng)主要功能包括：語(yǔ)音呼叫（單/雙工個(gè)呼、組呼、全呼）、短消息、電路數(shù)據(jù)（可以支持傳真、視頻通話等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）、分組數(shù)據(jù)、漫游和越區(qū)切換

通信管道具有容量大，布放光（電）纜方便，線路施工工期短、效率高，隱蔽安全，擴(kuò)容方便，便于維護(hù)，不影響市容等優(yōu)點(diǎn)。

北京大學(xué)物理學(xué)院“極端光學(xué)創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)”王劍威研究員和龔旗煌院士領(lǐng)導(dǎo)的課題組，與英國(guó)、丹麥、奧地利和澳大利亞的學(xué)者合作，實(shí)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(jì)算模擬的應(yīng)用，奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果于近日發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)物理期刊Nature Physics(https://www.nature.com/articles/s41567-019-0727-x)。 集成光量子芯片技術(shù)，結(jié)合了量子物理、量子信息和集成光子學(xué)等前沿學(xué)科，通過半導(dǎo)體微納加工制造高性能且大規(guī)模集成的光量子器件，實(shí)現(xiàn)對(duì)光量子信息的高效處理、計(jì)算和傳輸?shù)裙δ堋Ｆ渲校霉杌矫婀獠▽?dǎo)集成技術(shù)的光量子芯片具有諸多獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，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(rèn)為是一種實(shí)現(xiàn)光量子信息應(yīng)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(xué)研究團(tuán)隊(duì)與布里斯托爾大學(xué)、丹麥科技大學(xué)、奧地利科學(xué)院、赫瑞-瓦特大學(xué)和西澳大利亞大學(xué)科研人員密切合作，在硅基光量子芯片技術(shù)和應(yīng)用方面取得了突破性進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)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(dǎo)的強(qiáng)四波混頻非線性效應(yīng)，實(shí)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(duì)源，達(dá)到了對(duì)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(dá)到了92%。團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了關(guān)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(cè)量和量子比特焊接操作，通過量子態(tài)層析實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了高保真的雙比特糾纏操作。 研究團(tuán)隊(duì)在單一硅芯片上實(shí)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(cè)量的全功能集成，進(jìn)而實(shí)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(duì)兩對(duì)糾纏光子對(duì)進(jìn)行量子比特焊接操作，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)并判定了四比特Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) 真量子糾纏的存在；通過對(duì)兩對(duì)糾纏光子中各一個(gè)光子進(jìn)行貝爾投影操作，實(shí)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(gè)芯片間的量子態(tài)傳輸和量子糾纏分布技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)芯片間任意單量子比特的量子隱形傳態(tài)，達(dá)到了近90%的隱形傳態(tài)保真度。 團(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)方法小了約5-6個(gè)數(shù)量級(jí)，不僅達(dá)到了器件的微型化，同時(shí)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(diǎn)，其中量子隱形傳態(tài)保真度優(yōu)于已報(bào)道的其它物理實(shí)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(shù)，為片上量子物理基礎(chǔ)研究和片上光量子信息處理傳輸、量子計(jì)算模擬的應(yīng)用提供了重要基礎(chǔ)。

在 雙金屬氮雜富勒烯 Gd2@C79N 的分子結(jié)構(gòu)和量子比特行為這一體系中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任意疊加態(tài)的操控，并可應(yīng)用于 Grover 算法中。直流磁化率測(cè)試表明，碳籠上氮原子取代引入的自由基轉(zhuǎn)移到內(nèi)部釓離子之間，并與兩個(gè)釓離子發(fā)生強(qiáng)的鐵磁耦合（耦合常數(shù) JGd-Rad = 350 ± 20 cm-1 ），使體系呈現(xiàn)出 S = 15/2 的高自旋基態(tài)。連續(xù)波電子順磁共振（ cw-EPR ）測(cè)試在 0-6000 G 磁場(chǎng)范圍內(nèi)觀測(cè)到了 22 個(gè)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(jí)結(jié)構(gòu)。脈沖 EPR （ pulse EPR ）則可以通過自旋回波（ spin echo ）信號(hào)研究體系中的退相干行為。在 5 K 溫度下， 2-6000 G 磁場(chǎng)范圍內(nèi)，高自旋 Gd2@C79N 仍然具有微秒量級(jí)的退相干時(shí)間， 如此長(zhǎng)的退相干時(shí)間使得對(duì)任意自旋疊加態(tài)的操控成為可能。自旋回波章動(dòng)實(shí)驗(yàn)證明了體系中多樣性拉比循環(huán)（ Rabi Cycle ）的存在，拉比頻率則可由旋轉(zhuǎn)波近似的方法從 22 個(gè)躍遷推演計(jì)算，并且得到與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一致的結(jié)果，進(jìn)一步驗(yàn)證了 Gd2@C79N 的 22 個(gè)躍遷非常適合用于量子操作。

1. 痛點(diǎn)問題 量子計(jì)算機(jī)是基于量子力學(xué)原理的通用計(jì)算設(shè)備，其基礎(chǔ)邏輯單元是遵守量子力學(xué)原理的量子比特。基于其并行計(jì)算的特性，量子計(jì)算機(jī)在解決某些特定問題時(shí)相對(duì)于經(jīng)典計(jì)算機(jī)具有指數(shù)級(jí)的加速，在未來的基礎(chǔ)科學(xué)研究、量子通訊及密碼學(xué)、人工智能、金融市場(chǎng)模擬、氣候變化預(yù)測(cè)、藥物模擬、新材料發(fā)現(xiàn)等需要強(qiáng)大算力的領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。目前國(guó)際上已出現(xiàn)眾多的量子計(jì)算商業(yè)項(xiàng)目，例如美國(guó)的IonQ、霍尼韋爾、谷歌、IBM、亞馬遜、微軟等，以及國(guó)內(nèi)的騰訊、阿里巴巴、百度、華為、字節(jié)跳動(dòng)等公司。 目前有若干種物理平臺(tái)有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子計(jì)算，其中離子阱量子計(jì)算平臺(tái)在衡量量子計(jì)算性能的各項(xiàng)指標(biāo)方面表現(xiàn)優(yōu)異，是最有可能實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)的平臺(tái)之一。應(yīng)用于離子阱量子計(jì)算機(jī)的量子計(jì)算尋址裝置是離子阱量子計(jì)算機(jī)必不可少的部件。量子計(jì)算尋址裝置的功能是利用操控激光對(duì)任意空間位置、任意數(shù)量的量子比特的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)操控。 2. 解決方案 本成果的量子計(jì)算尋址裝置提出了一種全新的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)量子比特的尋址，該系統(tǒng)采用兩個(gè)尋址單元協(xié)同操作以實(shí)現(xiàn)一維量子比特尋址操控。而利用多個(gè)尋址單元及相應(yīng)的控制手段可實(shí)現(xiàn)二維與三維量子比特尋址操控。本發(fā)明增加了尋址操控系統(tǒng)的信道容量，可實(shí)現(xiàn)離子型量子計(jì)算機(jī)內(nèi)任意量子比特進(jìn)行尋址操控并消除了尋址操控系統(tǒng)引入的誤差；可實(shí)現(xiàn)對(duì)量子計(jì)算機(jī)上任意量子比特進(jìn)行任意比特量子邏輯門操作；可根據(jù)離子量子比特在空間分布及量子態(tài)來優(yōu)化尋址系統(tǒng)并動(dòng)態(tài)反饋，可靈活實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的量子算法及量子糾錯(cuò)。 合作需求 尋求量子計(jì)算方向的企業(yè)開展業(yè)務(wù)合作。

用于量子保密通信、近紅外探測(cè)成像、高速量子光通信、激光雷達(dá)探測(cè)。 針對(duì)單光子探測(cè)需求，提取關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，通過多次半導(dǎo)體器件仿真優(yōu)化，最終得到外延結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)合 13 所 自主外延生長(zhǎng)技術(shù)與精準(zhǔn)的鋅擴(kuò)散方案，最終實(shí)現(xiàn)較為成功的 GM-APD 芯片。該芯片已經(jīng)成功達(dá)到量子保密通信中單光子探測(cè)需求，并在安徽問天量子技術(shù)有限公司的產(chǎn)品中得到應(yīng)用。