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中心通過“裝備與工藝的協(xié)同創(chuàng)新”，創(chuàng)新發(fā)展了具有自主產(chǎn)權(quán)的大科學裝置—MOCVD高端裝備，并在硅襯底上生長第三代半導體InGaN黃光LED材料，取得了歷史性突破，將黃光LED的光效由國際上報道的不足10%，提升到了27.9%，結(jié)束了國際市場上長期缺乏高光效黃光LED的局面。國際同行、諾貝爾獎獲得者中村修二教授高度稱贊這項成果：“硅基黃光LED的技術(shù)水平國際領(lǐng)先，這是屬于中國人首次發(fā)明的照明技術(shù)，它有非常大的價值。”陳良惠院士領(lǐng)銜的12位業(yè)內(nèi)專家，對

水上光伏電站是利用水上基臺將光伏組件漂浮在水面進行發(fā)電。其特點在于不占用土地資源，水體對光伏組件有冷卻效應(yīng)，可抑制組件表面溫度上升以獲得更高的發(fā)電量。此外，將太陽能電池板覆蓋在水面上，可減少水面蒸發(fā)量，抑制藻類繁殖，保護水資源。 現(xiàn)有的鋁合金或鍍鋅鋼水上漂浮式光伏電站用浮體支撐系統(tǒng)抗風浪性能差、后期維護成本高、使用

在這種獨特的vdW p?g?n結(jié)中，互補帶隙的MoTe2和SnS2、石墨烯夾層、結(jié)內(nèi)形成的垂直內(nèi)置電場的組合為增強的寬帶光吸收、高效的激子分離和載流子轉(zhuǎn)移提供了無可比擬的優(yōu)勢。研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯夾層在增強探測率和拓寬光譜范圍方面起到關(guān)鍵作用(圖2e)。優(yōu)化的器件(包含5?7層石墨烯夾層)在紫外?可見?近紅外光譜中顯示出超過2600 A/W的光響應(yīng)度(圖2b)、快的光響應(yīng)速度(圖2c)、高達1013 Jones的比探測率 (圖2d)。特別是在1550 nm短波紅外激發(fā)下，其比探測率也高達1.06×1011 Jones，可媲美商業(yè)的短波紅外探測器(譬如非??制冷的Ge-on-Si光電探測器)。 這些研究結(jié)果為寬帶的超高性能光電探測器提供了切實可行的思路，且本研究成果在目前寬光譜光電探測器件方面以及未來的柔性的光電子與智能傳感器件方面具有極大的應(yīng)用潛力。

1.設(shè)計獨立的量子芯片操控層與量子芯片讀取層，利用三維芯片結(jié)構(gòu)提升量子芯片的線路密度與集成度； 2.設(shè)計新的量子比特操控信號調(diào)制方法，提高量子邏輯門操作的保真度。 3. 開發(fā)兼容于超導量子芯片的工藝材料與立體封裝工藝技術(shù)。 4.設(shè)計能實現(xiàn)更大增益-帶寬積特征參數(shù)的約瑟夫森量子參數(shù)放大器結(jié)構(gòu)。 5.利用大規(guī)模硬件同步技術(shù)以及基于 PXI 等高速擴展架構(gòu)的集成技術(shù)。 6.在邏輯控制板中原位實現(xiàn)量子芯片讀取信息的處理。 7.利用 FPGA 實現(xiàn)量子算法序列到量子比特操控信號序列的實時生成與組合，使得用戶可以在直接在量子編譯器層面對量子芯片進行編程操作。 

本成果圍繞光伏并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量展開。基于深度學習算法，研究諧波等電能質(zhì)量指標變化規(guī)律，運用特征提取技術(shù)處理時序數(shù)據(jù)，實現(xiàn)電能質(zhì)量預測。研發(fā)基于態(tài)勢感知的電能質(zhì)量調(diào)控裝置，總諧波補償率不小于 90%，補償次數(shù) 2 - 50 次。成果形式包括研究報告、調(diào)控裝置示范應(yīng)用，申請發(fā)明專利 3 項，發(fā)表論文 3 篇。應(yīng)用場景涵蓋光伏電站、配電網(wǎng)等，可提升電網(wǎng)可靠性與經(jīng)濟性，減少設(shè)備損耗、優(yōu)化調(diào)控策略、降低棄光率，為新能源消納提供支撐。

硅棒切割是太陽能光伏電池制造工藝中的關(guān)鍵部分，需要將多（單）晶硅棒切割成 薄片，切割過程中需要一種硅棒切割膠，可以暫時性固定硅棒，切割完成后又能夠簡單 迅速的剝離掉膠層。作為太陽能行業(yè)的必要耗材，國內(nèi)切割膠市場完全被國外產(chǎn)品壟斷， 價格昂貴且供貨受到制約，而國內(nèi)公司尚無同類型產(chǎn)品上市。 本項目正是基于此類新能源技術(shù)國產(chǎn)化真空，研發(fā)了一種新型的硅棒切割膠，解決 了新能源太陽能行業(yè)關(guān)鍵耗材的國產(chǎn)化問題，填補國內(nèi)技術(shù)空白，打破國外大公司市場 壟斷。 本項目團隊同時開發(fā)完成以及正在開發(fā)許多用于新能源（太陽能及 LED 等）、汽車、 電子電器等先進制造業(yè)用各種膠粘劑及新材料項目。在新材料的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)方面擁有較 雄厚的實力。

研究了二維鐵磁材料VI 3

北京大學物理學院現(xiàn)代光學所王劍威研究員與意大利羅馬大學Fabio Sciarrino教授、英國布里斯托爾大學Anthony Laing和Mark Thompson教授，受邀在國際著名刊物《自然-光子學》（Nature Photonics）上撰寫綜述文章，介紹“集成光量子技術(shù)”這一新興領(lǐng)域的基本科學原理和前沿進展。 量子技術(shù)利用量子物理基本原理，通過操控光或物質(zhì)的量子疊加和量子糾纏等內(nèi)稟屬性，其信息處理能力有望從根本上超越經(jīng)典范疇的信息技術(shù)。集成光量子芯片技術(shù)是一門結(jié)合了量子物理、量子信息、集成光子學和微納制造等學科的前沿交叉技術(shù)，通過半導體微納加工制造，有望實現(xiàn)高性能且大規(guī)模集成的光量子器件和系統(tǒng)，達到對作為量子信息載體的單光子進行高效處理、計算和傳輸?shù)裙δ堋?國內(nèi)外對集成光量子芯片技術(shù)的研究取得許多重要進展 2008年，國際上首次實現(xiàn)了基于二氧化硅平面光波導體系的量子受控糾纏門和量子干涉，開創(chuàng)了集成光量子芯片領(lǐng)域的先河。在過去十年間，國內(nèi)外對集成光量子芯片技術(shù)的研究,取得了許多重要進展，目前已實現(xiàn)了片上光量子態(tài)的制備、量子操控以及單光子探測等核心功能，并且器件集成度和功能復雜度也都得到了大幅度提高。綜述總結(jié)了集成光量子芯片的主流材料體系、核心量子光學元器件，及其量子信息的前沿應(yīng)用，包括量子密鑰分發(fā)和通信、物理和化學系統(tǒng)的量子模擬、量子玻色取樣、光量子信息處理和計算等。 集成光量子芯片的材料體系目前主要采用硅基絕緣體上、鈮酸鋰、激光直寫二氧化硅、氮化硅、氮化嫁、磷化銦等光波導材料。核心器件主要包括集成單光子源與糾纏光子源、可編程大規(guī)模集成光路、集成單光子探測器等，其中量子光源主要有非線性參量型量子光源和固態(tài)量子點型量子光源，而單光子探測主要通過超導納米線探測和過度邊緣感應(yīng)傳感來實現(xiàn)。這些核心光量子集成器件的性能均取得了很大程度的提升。與此同時，集成光芯片平臺上也已經(jīng)逐漸發(fā)展出一套可以將量子信息精確加載在單光子的路徑、偏振、時間、空間、頻率等不同自由度的方法，為該技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的便利性和多樣化。 集成光電子器件在經(jīng)典通信系統(tǒng)中一直起著舉足輕重的作用，可以預期其也將在量子密鑰分發(fā)和量子通信中起到重要作用，特別是微小型、低成本、高性能的量子通信收發(fā)芯片的發(fā)展，將有助于進一步降低成本、提高可靠性，推進其實用化進程。目前，量子通信的幾種主要協(xié)議，包括制備-測量類的通信協(xié)議以及基于糾纏分布和量子隱形傳態(tài)類的協(xié)議等，已先后在硅基、磷化銦、氮化硅等光子芯片上得到實驗驗證。另外，全集成型量子真隨機數(shù)發(fā)生器也有很多實驗實現(xiàn)，并有望在不遠的將來提供微小型、高速和低成本的真隨機數(shù)發(fā)生器。 量子線路模型和基于測量的單向量子計算模型是實現(xiàn)通用量子計算的主流模型。光學量子計算的線路模型實現(xiàn)方案存在擴展性困難，但基于測量的光量子計算可以大大降低需要的物理資源，并可實現(xiàn)通用量子計算。在可編程的光量子芯片平臺上，目前已成功實驗驗證了Shor因數(shù)分解算法、Grover搜尋算法、優(yōu)化算法等重要算法，并可在單一芯片實現(xiàn)多種復雜量子信息處理功能。近年來，片上制備并操控復雜量子態(tài)，包括高維量子態(tài)、多光子糾纏態(tài)、圖糾纏態(tài)等，均已在硅基和二氧化硅等平臺實現(xiàn)。值得一提的是，集成光量子芯片的高可編程性、高穩(wěn)定性、高保真度，為通用量子計算的實現(xiàn)提供了基礎(chǔ)。 量子玻色取樣和量子模擬被認為是量子計算的短期實現(xiàn)目標和重要應(yīng)用方向。觸發(fā)型玻色取樣和基于量子點光源的玻色取樣，被認為是實現(xiàn)具備“量子優(yōu)勢”的玻色取樣量子計算的有效技術(shù)方案，有望超越經(jīng)典計算機計算能力，其中前者已實現(xiàn)芯片上量子光源和線性網(wǎng)絡(luò)的全集成，而后者最近在中科大發(fā)布的一個論文預印本中報道了20光子60模式玻色取樣的重要突破。集成光量子芯片體系已實驗驗證了離散型和連續(xù)型的量子漫步功能，并可用于模擬復雜的物理和生物過程。同時，集成光量子模擬器也成功驗證了多種典型的量子模擬算法，有望有效地模擬化學分子動力學過程。

作為信息化時代各領(lǐng)域發(fā)展的重要基礎(chǔ)與保障，信息安全是一個不容忽視的國家安全戰(zhàn)略。當今信息安全領(lǐng)域廣泛使用的公鑰密碼體制主要都是基于經(jīng)典計算機“難以求解”的數(shù)學問題所設(shè)計構(gòu)造的。近些年來，隨著量子計算技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)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(tǒng)公鑰密碼體制所依賴數(shù)學問題的求解時間。另一方面，實際可行的量子計算機技術(shù)不斷發(fā)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(wù)。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(gòu)造傳統(tǒng)公鑰密碼體制所基于的數(shù)學難題將毫無安全性可言，進而依賴密碼體制而構(gòu)建的信息安全系統(tǒng)及各種應(yīng)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(xiàn)技術(shù)。 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(wǎng)絡(luò)安全準備度法案》，旨在指導推動信息安全系統(tǒng)向后量子密碼學過渡。2022年9月7日，美國國家安全局(NSA)發(fā)布了《商業(yè)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(tǒng)未來過渡遷移的必備算法。我國也在后量子密碼領(lǐng)域積極跟進，參與國際競爭，于2020年發(fā)布國內(nèi)首份量子安全白皮書，廣泛布局后量子密碼安全技術(shù)應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)生態(tài)。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(shù)十億新舊設(shè)備完成從傳統(tǒng)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(guī)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(yīng)用，對于我國加快搶占后量子密碼國際領(lǐng)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(lǐng)域的應(yīng)用 本成果提出一種應(yīng)用在云計算、數(shù)據(jù)中心加密中的高性能隨機數(shù)生成哈希核心算子，實現(xiàn)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(shù)擴展發(fā)生器新型結(jié)構(gòu)達到11.7Gbps的吞吐率，性能表現(xiàn)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(cè)信道SPA攻擊防御機制的可配置BS-CDT高斯采樣器。該設(shè)計基于CDT反演高斯采樣算法，通過真隨機數(shù)發(fā)生器和隨機化功耗特性的電路結(jié)構(gòu)，采取隱藏相關(guān)數(shù)據(jù)的防御機制，高效獲取安全性更好的均勻分布隨機數(shù)，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(jié)構(gòu)極大縮短了概率函數(shù)分布表搜索時間，性能相較于同類設(shè)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(yōu)化了概率函數(shù)分布表的存儲資源，靈活劃分密碼系統(tǒng)中的高斯采樣值，并有效加固了后量子密碼系統(tǒng)數(shù)據(jù)前級的側(cè)信道安全性。 圖3 多模域計算兼容可重構(gòu)算術(shù)單元 針對后量子密碼計算量大，數(shù)據(jù)復雜的痛難點，優(yōu)化格數(shù)學難題中的數(shù)論變換（NTT）算法，實現(xiàn)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(jié)構(gòu)突破訪存限制，改進模乘運算單元關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，提高多項式運算的效率，相比同類運算操作下最先進的設(shè)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(gòu)及版圖 針對后量子密碼算法的多樣化計算需求，創(chuàng)新性地提出了一種多模域計算兼容型可重構(gòu)核心算子，能夠配置為不同模域下的關(guān)鍵運算結(jié)構(gòu)，靈活支持Karatsuba、Toeplitz、NTT等運算結(jié)構(gòu)。在配置為NTT結(jié)構(gòu)的運算下，運算性能與美國MIT研究團隊在IEEEISSCC發(fā)表的相關(guān)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(gòu)核心算子 在團隊積累多年的后量子密碼相關(guān)先進技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，在SMIC40nm工藝下實現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(gòu)，基于多模域計算兼容的可重構(gòu)算術(shù)單元與可配置多功能哈希/隨機采樣核心算子，在實現(xiàn)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(yīng)性。 圖6 后量子密碼Kyber處理器芯片架構(gòu)及版圖 圖7 靈活指令集型后量子密碼處理器芯片架構(gòu)及版圖

提出了一種可優(yōu)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(yōu)化控制理論相結(jié)合，并且大大提高了幾何量子門對系統(tǒng)噪聲魯棒性，為進一步拓展到可結(jié)合脈沖整形技術(shù)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(lián)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(xiàn)，相比之前需要應(yīng)用復雜脈沖序列同