中国科技有多牛，中国量子科技有多牛：打印钻石，制作雷达~怪不得各国都在发力

量子器件制造新突破

港大精准打印钻石

近日，香港大学团队在量子器件制造取得突破，开发出一种纳米级精度的打印方法，以量子水平打印出金刚石纳米颗粒中的氮-空位色心中国科技有多牛。

新技术以纳米级精度打印含有NV色心的纳米金刚石，对物理学家而言，钻石作为宝石，其中的瑕疵更具吸引力。氮-空位色心（NV色心）是一种在金刚石（钻石的原石）晶体结构中最常见的点缺陷，是当前最具代表性的量子体系。NV色心是原子级别的固态设备，作为重要的量子材料，它拥有光学可调的自旋自由度，在固态量子处理器中具有量子比特和量子探测器等核心功能。现今的量子体系，例如超导量子干涉仪，只能在极低温（150°C至绝对零度273°C）环境下进行操作。由于NV色心在室温下也具有强力的量子态，这对于实现室温量子器件尤其重要。

（文章内容来源于网络）

要实现相关应用，对量子技术的一个核心要求是要在集成电路上精准地放置单个NV色心。 这一技术突破将带动量子计算机、量子通讯和量子生物感知等重要新兴领域的发展。

量子雷达：“精准无比”

量子雷达，被誉为现代战场洞察千里的“火眼金睛”，能够准确有效探测隐身飞机和隐身导弹。相比传统雷达，量子雷达可在复杂背景噪声干扰中“独具慧眼”快速识别剥离出探测目标，并且“精准无比”。即便是隐身战机和隐身雷达，量子雷达也可对其行踪第一时间做出准确判断，强大的反隐身性能成为隐身战机、隐身雷达的“最大克星”。

根据国内媒体报道，我国研究人员首次实现高纬度量子隐形传态。中科院院士、武汉大学校长窦贤康表示，我国首台量子激光雷达的探测性能，相比西方同类设备提升3个数量级，标志着我国在量子科技领域又取得了重要突破。

（文章内容来源于网络）

量子雷达是一种利用量子现象，进行目标状态感知和信息获取的特殊传感设备。相比传统雷达，量子雷达具有探测距离远、可识别和分辨隐身平台及武器系统等突出特点，未来可进一步应用于导弹防御和空间探测等领域，具有广阔的应用前景。

应对隐形战机

急需更好的雷达

近年以来，国际上的科技人士一直想要研究一款，能压制得住隐身战机的雷达，于是量子雷达就被顺势推上了历史舞台。2012年，美国罗切斯特大学光研究团队，在全球成功研发出一种抗干扰的量子雷达，这种雷达利用光子对目标进行成像，而且几乎是不可被干扰的。2016年8月，中国电科首部基于单光子检测的量子雷达系统在14所研制成功。

量子雷达到底牛到什么程度，有军事专家称，只要美军的F-22、F-35在关岛刚一升空，我国国内量子雷达即可探测到。中国电科的研究员表示，量子雷达除了“精准”，另一大特点就是“千里眼”，在未来战场上会继续发挥重大作用。根据实际估算，仅装备单光子量子雷达制导超远程空空导弹的作战飞机，理论上识别、攻击距离可提升至数千公里之外，实现超视距作战，向数千公里量级的非接触式战争转变。

这意味着在未来的空中战场上，安装了量子雷达的我方战机，犹如携带了一副“照妖镜”，将对方隐身战机的一举一动，在千里之外侦察的清清楚楚。而在对方还在云里雾里的同时，我方的对空导弹已经瞄准敌方发射过去，在战场上战机稍纵即逝的宝贵时刻，胜负其实已经立判高下。同时，由于该项新技术对电磁波的依赖大为减少，量子雷达可有效避开利用电磁波发射反辐射导弹的攻击，进一步改变现有导弹作战机理和作战模式，使战场作战形态向“量子化”转变。

英国军事专家表示，一旦量子雷达服役，隐身战机将再毫无优势可言，量子雷达将改变未来战场的“游戏规则”，引领人类战场探测进入一个新时代。而我国的量子雷达距离投入实战应该已经不远了，2018年珠海航展上，以量子雷达为代表的一系列新概念雷达，也正式对外亮相。

（图片来源于网络，侵删）

我们军队瞄准未来战争率先提出反导作战、空间攻防、战区联合作战、远洋作战、全球监视及打击“五大作战预警体系”。如果说量子雷达是“千里眼”的话，那么在珠海航展上亮相的“五大作战预警体系”就是未来战场上的“天罗地网”。

看完中国看看外国

建立量子科学中心

推动量子科技

近日俄亥俄州立大学宣布，前述中心将建立立量子信息科学和工程中心，该学科作为一个广泛的跨学科领域，通过开拓量子技术，对STEAM（科学、技术、工程、艺术和数学）相关企业产生积极影响。基于量子信息科学与工程中心，俄亥俄州立大学将进一步推动量子领域发展。2021年7月，俄亥俄州立大学加入了芝加哥量子交易所(CQE)。CQE位于芝加哥大学，由芝加哥大学、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校、西北大学、威斯康星大学麦迪逊分校、费米国家加速器实验室、美国能源部阿贡国家实验室共同创立。

（文章内容来源于网络）

目前，俄亥俄州立大学正在加强师资招聘来支持前述中心，包括物理、化学、计算机科学和工程、电气和计算机工程、材料科学与工程等五个学科领域的招聘。同时该中心已在研究、教学和推广方面确立目标，并制定支持大学量子生态系统发展的战略。开发培训项目和短期课程的工作正在开展，旨在培训研究人员，使其了解量子有关工具及使用方法，并建立种子基金以支持跨学科量子研究。CQISE还将与一些大学的材料研究所、转化数据分析研究所和光学科学研究所等合作，扩展研究量子信息新兴领域。同时，增加与行业组织和公司的合作机会，以推动跨部门的量子科学。

将机械装置融入量子技术

激发芯片量子效应

斯坦福大学的研究人员为未来基于量子物理的技术开发了一种关键的实验设备，它借用了当前日常机械装置的灵感。声学设备使用机械运动来执行有用的功能，它们是可靠的、小型的、持久的和高效的。机械振荡器是这种设备的一个主要例子。当受到一种力量的影响时--例如声音--该设备的部件开始围绕其原始位置来回移动。创造这种周期性运动是跟踪时间、过滤信号和检测日常设备（如电话、电脑和手表）运动的一种便捷方式。

研究人员试图将机械系统的好处带入神秘的量子领域的极小尺度，在那里，原子以反直觉的方式进行微妙的互动和行为。为此，阿米尔-萨法维-纳伊尼领导的斯坦福大学研究人员通过将微小的纳米机械振荡器与一种能够以量子比特或量子信息"比特"的形式存储和处理能量的电路耦合，展示了新的能力。利用该设备的量子比特，研究人员可以操纵机械振荡器的量子状态，产生各种量子力学效应，这些效应有朝一日可以赋予先进的计算和超精确的传感系统。斯坦福大学人文与科学学院应用物理系副教授萨法维·纳伊尼说："通过这个装置，我们展示了在尝试建立量子计算机和其他基于机械系统的有用量子装置方面的重要下一步。

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该研究的联合第一作者亚历克斯·沃拉克和阿涅塔·克利兰都是斯坦福大学的博士生，他们牵头并正努力开发这种基于机械的新量子硬件。利用斯坦福大学校园内的纳米共享设施，研究人员在洁净室中工作，利用专门的设备，沃勒克和克利兰在两个硅计算机芯片上以纳米级的分辨率制造硬件组件。然后，研究人员将这两块芯片粘在一起，使底层芯片上的元件面对上层芯片上的元件，呈三明治形态。

在底部的芯片上，沃拉克和克莱兰制作了一个铝制超导电路，形成了该设备的量子比特。向该电路发送微波脉冲会产生光子（光的粒子），从而在设备中编码一个信息量子比特。与传统的电气设备不同，传统的电气设备将比特存储为代表0或1的电压，而量子力学设备中的量子比特也可以同时代表0和1的加权组合。这是因为被称为叠加的量子力学现象，即一个量子系统同时存在于多个量子状态，直到该系统被测量。

顶部的芯片包含两个纳米机械谐振器，由悬浮的、类似桥梁的晶体结构形成，长度只有几十纳米--或十亿分之一米--。这些晶体由铌酸锂制成，是一种压电材料。具有这种特性的材料可以将电力量转化为运动，在这个装置的情况下，这意味着由qubit光子传达的电场被转化为称为声子的振动能量的量子（或单一单位）。

这些声子的产生允许每个纳米机械振荡器像一个寄存器一样行事，这是计算机中最小的可能的数据保存元件，并由量子比特提供数据。与量子位一样，振荡器相应地也可以处于叠加状态--它们可以同时处于激发（代表1）和非激发（代表0）状态。超导电路使研究人员能够准备、读出和修改存储在寄存器中的数据，概念上类似于传统（非量子）计算机的工作方式。

终将被量子取代的传统计算机

过去的2021年，是量子计算界备受瞩目的一年。从行业上来说，量子计算的潜在应用主要包括供应链、金融、交通、物流、制药、化工、汽车、航空、能源、气象等领域。而量子计算是一种遵循量子力学规律，进行高速运算、存储、处理信息的新型计算。与传统计算机相比，量子计算机具有天然的量子并行计算能力，存储能力强，运算速度快，将给现有计算能力带来质的飞跃。

量子计算机能够解决问题的规模在很大程度上取决于量子比特的数量。2021年以来，主要研究团队都实现了突破，中性原子公司ColdQuanta和AtomComputing推出了100+量子比特量子计算机，哈佛-MIT开发了256量子比特基于中性原子的量子模拟器。而中国的66量子比特“祖冲之号”实现量子计算优越性，计算复杂度比谷歌“悬铃木”提高了6个数量级；Rigetti则提出了模块化的量子处理器架构，预计在几个月内推出80量子比特处理器；IBM推出了127个量子比特的处理器Eagle.离子阱方面，IonQ提出可重构多核量子架构，已扩展到64量子比特。

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从行业上来说，量子计算的潜在应用主要包括供应链、金融、交通、物流、制药、化工、汽车、航空、能源、气象等领域。而制药、化工、新材料：量子计算可模拟分子特性，有望通过计算机数字形式直接帮助研究人员获得大型分子性状，缩短理论验证时间，极大地推动制药行业药品研发和开发新型材料。

计算机的关键—芯片

无论是普通计算机还是量子计算机，总离不开一个关键部分：芯片；如今芯片也是越做越小，越做越精密~甚至已经达到了“微型”的范畴~最近的一项实验，大大提高了这些微型芯片的光学度：从镜子上的微小缺陷，到大气中污染物的扩散，再到宇宙深处的引力图样，通过合并两个或多个光源，干涉仪产生的干涉图样可以提供其照射的一切事物的详细信息。

近日，Cardenas实验室发明了一种方法，使这些光学机器更加有用和灵敏。博士生宋美廷（音译）首次在1毫米乘1毫米的集成光子芯片上封装了一种实验方法，可以在不增加无关的、不必要的输入或“噪声”的情况下放大干涉信号。他们以一种新颖的方式将模态分析应用于具有弱值放大的自由空间干涉仪上，弥补了自由空间与波导弱值放大之间的差距，因此能够证明在光子芯片上集成弱值放大的理论可行性。

与传统的干涉仪不同，新装置没有使用一组倾斜的镜子来弯曲光线并产生干涉图样，而是使用了一个设计好的波导来传播光场的波前穿过芯片。Cardenas说，这是这篇论文的新颖之处之一。在传统干涉仪中，只要简单地提高激光功率，就可以提高信噪比，从而产生更有意义的输入。但这实际上是有限制的，因为传统的干涉仪探测器只能处理有限的激光功率，在达到饱和之前，信号噪声比不能提高。下一步他们将把该设备用于相干通信和使用压缩或纠缠光子的量子应用，使量子陀螺仪等设备成为可能。

关于芯片焊接

芯片的焊接是指半导体芯片与载体（封装壳体或基片）形成牢固的、传导性或绝缘性连接的技巧。焊接层除了为器件提供机械连接和电连接外，还须为器件提供良好的散热通道。但是，因芯片焊接（粘贴）不良造成的失效也越来越引起了人们的重视，因为这种失效往往是致命的，不可逆的。而在各种失效情况下，有多种基于环境所造成的问题，是最不容忽视的。

—芯片背面氧化

器件生产过程中，焊接前往往先在芯片背面蒸金。在Au-Si共晶温度下，Si会穿透金层而氧化生成SiO2，这层SiO2会使焊接浸润不均匀，导致焊接强度下降。即便在室温下，硅原子也会通过晶粒间的互扩散缓慢移动到金层表面。

因此，在焊接时保护气体N2必须保证足够的流量，最好加入部分H2进行还原。芯片的保存也应引起足够的重视，不仅要关注环境的温湿度，还应考虑到其将来的可焊性，对于长期不用的芯片应放置在氮气柜中保存。

—基片清洁度差

基片被沾污、有部分油渍或氧化会严重影响焊接面的浸润性。这种沾污在焊接过程中是较简单观察到的，这时必须对基片进行再处理。要解决芯片微焊接不良问题，必须明白不同技巧的机理，逐一分析各种失效模式，及时发现影响焊接（粘贴）质量的不利因素，同时严格生产过程中的检验，加强制造环境管理，才能有效地避免因芯片焊接不良对器件可靠性造成的潜在危害。

所以在芯片制造的过程中

如果能配合手套箱进行生产环境保护

就能有效的避免这些问题

激光焊接除尘手套箱：

1.清除激光焊接过程中产生的少量烟尘。

2.箱内配装一条可快换2m长的DN40抽气软管（按大族图纸制作不锈钢抽气口），并在箱内的合适位置上固定至少三点以上。

3.采用变频器控制德国西门子,90m³/h循环风机的启停及调速，可通过PLC触摸屏控制；抽气口与循环系统分开，回气口与循环系统共用；内部DN40不锈钢管道。不得影响循环系统的正常工作。

4.采用0.3微米滤网的高效过滤器。

5.在过滤器外壳结构上开观察窗，进出两端安装手动截止阀，便于观察及更换滤芯。

6.体封闭形式，结构尽量紧凑，便于运输和密封。

7.另加设置控制风机启停控制接口给客户工作控制系统，以便与激光工作联动控制除尘的启停，提供接口定义。（可选）

工作原理

1、用激光束将被焊金属加热至熔化温度以上熔合而形成焊接。

2、激光焊接机基本结构包括激光器、焊接头、冷却系统、数控装置和操作软件。

3、激光密封焊接还需要特殊的气氛环境下焊接或真空环境焊接。

产品优势

1、底板结构。结构致密、抗压强度好。

2、激光器、运动平台等主要设备采用国际知名品牌，保证设备质量和设备运行稳定性。

3、PC机智能控制，CCD图像定位，可精确定位跟踪焊接，保证焊接质量。

4、激光焊接脉冲波形可编程，控制系统匀速转弯，焊缝均匀。

5、可控制激光焊接起终点能量缓升和缓降。

产品应用

1、半导体工业中MOCVD技术

2、微电子、激光及等离子焊

3、YAG激光焊接

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