探索丨江苏科创力量闪耀国家“十三五”科技创新成就展交汇点讯功能集成光量子芯片

交汇点讯功能集成光量子芯片、CMOS毫米波芯片和集成相控阵、“悟空”号暗物质粒子探测卫星、《中国土系志》丛书……近日，在国家“十三五”科技创新成就展上，江苏多个重大科技成果闪耀亮相，在前沿科技、基础研究、工程应用等方面，展现出江苏勇攀科技高峰、肩挑时代使命的奋力作为。

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触摸科技前沿脉动，硬核成果领跑赛道
展览上，南京大学多个高精尖科技成果“组团出道” ，包括“功能集成光量子芯片”“基于多源卫星遥感的高分辨率全球碳同化系统研究”“基序表位设计用于突发传染病快速诊断POCT 和治疗抗体的研发”的相关成果，以及四项专用先进技术成果。

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“功能集成光量子芯片”项目成果是在“量子调控与量子信息”重点专项资助下，围绕功能集成光子芯片及其应用这一目标，在高维量子光源、光量子芯片和移动量子通信平台系统等方面取得的系统性成果。
《科技周刊》采访人员注意到， 2020年以来，南京大学祝世宁团队多次在量子通信上取得重大突破。此前人们的研究集中在基于光纤和卫星的量子链路，用于实现固定点间的量子链接。2020年初，祝世宁团队提出以无人机等移动平台作为量子网络的基本节点，构建移动量子通信网络的设想，成功完成了第一个基于无人机的量子纠缠分发实验。南京大学教授谢臻达介绍，项目团队开发了重量仅468克的集成化量子光源，成功搭载于自主研发的无人机平台，演示了其在白天、雨天等多气象条件下工作的能力，首次提出并实现用无人机构建“移动量子通信网络” ，为移动量子通信网络的构建和发展提出了一种新的方案。

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量子通信向实用迈进的一大阻碍是其传播速度。“目前，量子通信的信息传输速度还远远地低于光纤通信速度。”南京大学固体微结构物理国家重点实验室研究员王漱明对采访人员科普道。2020年6月，团队在高维量子纠缠光源研究中取得重大突破，成功制备了高维量子纠缠光源。研究突破了现有量子光源的技术瓶颈和信息编码维度限制，将超构透镜与非线性光学晶体组合在一起，构成全新的超构表面量子光源系统， “我们设计并制备出10×10的超构透镜阵列，通过路径编码的方式提高维度。”王漱明说，从理论上说，如果增加透镜阵列数，纠缠光子的维度还可以进一步提高，在不久的将来，有望应用于高维度的量子通信、量子计算、量子存储等领域。
如何高效的制备高维纠缠光子对并对其进行高精度、可编程的任意相干调控，是量子信息技术走向规模应用的一大挑战。负责这项攻关的南京大学教授马小松介绍道，他们利用微纳加工，借助硅的三阶非线性，通过对芯片上光子的路径模式进行编码，实现光子芯片上的三维量子纠缠态的产生，滤波，调控等多项功能，并且实现了量子模拟与量子精密测量等应用任务。该研究为将来实现大规模量子芯片及其在量子信息技术的普及提供了重要基础。
紫金山实验室“十三五”期间代表性原创科技成果——CMOS毫米波芯片和集成相控阵此次也参加了展览。该成果突破了CMOS器件固有瓶颈，具有超高集成度、超低成本等特点，对于支撑我国移动通信技术与产业发展意义重大。