SQC宣布推出世界首个原子级量子集成电路

SQC宣布推出世界首个原子级量子集成电路 当地时间6月23日，澳大利亚硅量子计算公司SQC宣布制造出世界上第一个原子级量子集成电路。目前，SQC团队已经使用原子级量子集成电路，精确地模拟了一个小型有机聚乙炔分子的量子态，这将有助于发现和制造新材料。 聚乙炔是一种聚合物材料，其结构包括单双键交替的共轭结构，目前可用于制备太阳能电池、半导体材料和电活性聚合物等。相关成果论文6月22日发表在《自然》(Nature)。 澎湃新闻

九峰山实验室8寸硅光薄膜铌酸锂光电集成晶圆下线

九峰山实验室8寸硅光薄膜铌酸锂光电集成晶圆下线 薄膜铌酸锂由于出色的性能在滤波器、光通讯、量子通信、航空航天等领域均发挥着重要作用。但铌酸锂材料脆性大，大尺寸铌酸锂晶圆制备工艺困难，铌酸锂微纳加工制备工艺也一直被视为挑战。目前，业界对薄膜铌酸锂的研发还主要集中在3寸、4寸、6寸晶圆的制备及片上微纳加工工艺上。九峰山实验室工艺中心基于8寸SOI硅光晶圆键合8寸铌酸锂晶圆，单片集成光电收发功能，成功破解了这一难题。九峰山实验室表示，近年来，由于5G通信、大数据、人工智能等行业的强力驱动，光子集成技术得到极大关注。铌酸锂以其大透明窗口、低传输损耗、良好的光电 / 压电 / 非线性等物理性能以及优良的机械稳定性等被认为是理想的光子集成材料，而单晶薄膜铌酸锂则为解决光子集成芯片领域长期存在的低传输损耗、高密度集成以及低调制功耗需求提供了至今为止综合性能最优的解决方案。据悉，湖北九峰山实验室于2021年由湖北省人民政府正式批复组建，实验室面向世界科技前沿，面向国民经济主战场和国家重大需求，以建设先进的化合物半导体研发和创新中心为愿景，在中国光谷建立起全球一流的化合物半导体工艺、检测基础设施，打造公共、开放、共享的科研平台。 ... PC版： 手机版：

港大研究人员开发出处理速度更快、能耗更低的微波光子芯片

港大研究人员开发出处理速度更快、能耗更低的微波光子芯片 集成微波光子处理芯片效果图。受访者供图集成微波光子芯片通过光学元件产生、传输和调控微波信号。但一直以来，集成微波光子系统难以同时实现芯片集成和高保真度、低功耗的超高速模拟信号处理。“低能耗对于人工智能领域有着重大意义。如今，越来越多的人工智能产品问世，产品更新迭代速度加快，人工智能模型所具备的规模越来越大、复杂度越来越高。随之而来的是能量消耗问题日益凸显，因为它不仅会导致产品成本提升，还会带来无法忽视的环境问题。”王骋在接受《中国科学报》采访时说。为了解决这些难题，王骋团队将超快电光转换模块与低损耗、多功能信号处理模块同时放置在一块芯片上，组成集成微波光子系统。而能实现卓越效能的原因是负责集成的薄膜铌酸锂平台。“因为铌酸锂对光子学的重要性堪比微电子学中的硅，所以它又被称为‘光子学之硅’。”王骋说，他在美国哈佛大学攻读博士学位期间就致力于研究集成铌酸锂光子平台。在加入香港城市大学后，其所在研究团队在铌酸锂微波光子学领域持续深耕，力争让微波光子芯片更小巧，具备更高信号保真度与更低延迟性能。“我认为铌酸锂是一种非常有潜力、可实现大规模片上光子集成应用的平台。与其他光学材料相比，它同时具有优异的电光效应、超低的光学损耗，以及大规模、低成本的制造工艺。”论文第一作者、香港城市大学博士生冯寒珂解释说。王骋团队研发的集成铌酸锂微波光子芯片不仅速度比传统电子处理器快1000倍，具有67吉赫兹的超宽处理带宽和极高的计算精确度，而且它的能耗更低。以处理一个250×250像素的图片为例，集成铌酸锂微波光子芯片仅需要3纳焦的能耗就能完成对图片边缘信息的提取，而传统的电子芯片若要执行相同的任务，则需要几百甚至上千纳焦的能耗。对于论文共同第一作者、香港城市大学本科生葛通来说，这次研究的高光时刻，是在进行超高速信号处理测试时，将脉宽小于10皮秒的脉冲信号直接输入到芯片中，示波器上观测到该信号的微分结果的那一刻。“这直接证明了我们的光子处理器可以有效处理如此高速的信号，创造了一个全新的世界纪录。”而集成铌酸锂微波光子芯片将以傲人的优势，进入5G和6G无线通信系统、高分辨率雷达系统，以及图像/视频处理等多种应用场景。下一步，王骋团队将对芯片进行进一步优化和验证，其中关键的技术挑战包括如何进一步提高集成度、实现芯片与控制电路的高效封装、优化设备性能和稳定性等，从而使其真正进入产品化阶段。相关论文信息： (2024-03-01 第1版 要闻) ... PC版： 手机版：

英特尔 展示首个全集成光计算互连芯粒

英特尔 展示首个全集成光计算互连芯粒 光计算互连（OCI）芯粒由带有片上DWDM（密集波分复用）激光器和SOA（半导体光放大器）的硅光子集成电路（PIC）以及包含完整光I/O子系统电子设备部分的电气集成电路（EIC）组成。 8 个光纤对，32Gbps × 64通道 ，双向共计4Tb，传输距离100米，能量效率 5 pJ/bit。

台积电涉足硅光子技术 制定12.8Tbps COUPE封装互连路线图

台积电涉足硅光子技术 制定12.8Tbps COUPE封装互连路线图 台积公司的紧凑型通用光子引擎（COUPE）采用该公司的 SoIC-X 封装技术，将电子集成电路堆叠在光子集成电路（EIC-on-PIC）上。该代工厂表示，使用其 SoIC-X 技术可实现芯片到芯片接口的最低阻抗，从而实现最高能效。EIC 本身采用 65nm 级工艺技术生产。台积电的第一代三维光学引擎（或 COUPE）将集成到 OSFP 可插拔设备中，运行速度可达 1.6 Tbps。这一传输速率远远超过了目前的铜以太网标准（最高可达 800 Gbps），凸显了光互连在重型网络计算集群中的直接带宽优势，更不用说预期的节能效果了。展望未来，第二代 COUPE 的设计目的是集成到 CoWoS 封装中，作为与交换机共同封装的光学器件，从而使光互连达到主板级。与第一代 COUPE 相比，第二代 COUPE 支持高达 6.40 Tbps 的数据传输速率，并减少了延迟。台积电的 COUPE 第三代产品在 CoWoS 互连器上运行的 COUPE 预计将进一步改进，将传输速率提高到 12.8 Tbps，同时使光连接更接近处理器本身。目前，CoWoS 上的 COUPE 还处于开发的摸索阶段，台积电还没有设定目标日期。与许多同行不同的是，台积电至今尚未涉足硅光子市场，而是将这一领域留给了 GlobalFoundries 等公司。但随着三维光学引擎战略的实施，该公司将进入这一重要市场，以弥补失去的时间。 ... PC版： 手机版：

科学家开发出效率高达92%的铌酸锂钻石芯片

科学家开发出效率高达92%的铌酸锂钻石芯片 继最近的一次原理验证之后，研究人员又将一种新的化合物组合加入量子材料的行列。在《ACS Photonics》上发表的一项研究中，研究人员将两种纳米级结构（一种由金刚石制成，另一种由铌酸锂制成）组合在一块芯片上。然后，他们将光线从金刚石发送到铌酸锂，并测量了成功穿过的光线比例。这个分数越大，说明材料的耦合效率越高，这种配对作为量子设备的组件也就越有前景。这项研究得到了美国能源部阿贡国家实验室领导的美国能源部国家量子信息科学研究中心 Q-NEXT 的部分支持。斯坦福大学的 Amir Safavi-Naeini 和 Jelena Vuckovic 领导了这项研究。论文合著者、斯坦福大学博士生霍普-李（Hope Lee）说："这个装置的效率达到92%，这是一个令人兴奋的结果，它显示了该平台的优势。"（霍普-李是斯坦福大学的一名博士生，在芝加哥大学读本科时曾与Q-NEXT主任大卫-奥沙隆（David Awschalom）共事）量子技术利用物质在分子尺度上的特殊功能来处理信息。量子计算机、网络和传感器有望在医疗、通信和物流等领域对我们的生活产生巨大影响。量子信息以称为量子比特的数据包形式传输，而量子比特可以有多种形式。在研究团队的新平台中，量子比特以光粒子的形式传输信息。可靠的量子比特对于量子通信网络等技术至关重要。与传统网络一样，量子网络中的信息从一个节点传输到另一个节点。静态量子比特存储节点内的信息；飞行量子比特在节点之间传输信息。研究团队的新芯片将成为固定量子比特的基础。静态量子比特越强大，量子网络就越可靠，网络覆盖的距离也就越远。跨越一个大陆的量子网络指日可待。长期以来，钻石一直被誉为量子比特的理想之所。首先，金刚石的分子结构很容易操纵，可以容纳固定的量子比特。其次，金刚石寄存的量子比特可以在相对较长的时间内保持信息，这意味着有更多的时间来进行计算。此外，使用金刚石寄存的量子比特进行的计算具有很高的精确度。在该小组的研究中，金刚石的搭档铌酸锂是处理量子信息的另一个明星。铌酸锂的特殊性能使科学家们可以改变穿过它的光的频率，从而实现多功能性。例如，研究人员可以对铌酸锂施加电场或机械应变，以调整它如何引导光线。此外，还可以改变铌酸锂晶体结构的方向。定期翻转晶体结构也是塑造光线通过材料的另一种方法。论文共同作者、斯坦福大学博士生杰森-赫尔曼（Jason Herrmann）说："我们可以利用铌酸锂的这些特性来转换和改变来自钻石的光线，以对不同实验有用的方式对其进行调制。例如，基本上可以把光转换成现有通信基础设施使用的频率。因此，铌酸锂的这些特性确实非常有益。"传统上，金刚石托管量子比特发出的光被导入光导纤维或自由空间。在这两种情况下，实验装置都很笨重。光导纤维又长又笨重。而将量子比特传输到自由空间则需要笨重的设备。当来自钻石量子比特的光被导入铌酸锂时，所有这些设备都将消失。几乎所有的元件都可以放置在一个微小的芯片上。李说："将尽可能多的设备和功能集成到单个芯片上有一个好处。它更稳定。而且还能真正实现设置的小型化。"不仅如此，由于这两个装置是通过一根细如发丝的灯丝连接在一起的其宽度仅为头发丝的 1/100量子光被挤压到通向铌酸锂的狭窄通道中，从而增加了光与材料之间的相互作用，使操纵光的特性变得更加容易。Herrmann说："当所有不同的光粒子在如此小的体积内相互作用时，你就能在转换过程中获得更高的效率。与使用纤维或自由空间的设置相比，能够在集成平台中做到这一点将有望产生更高的效率。"开发该平台所面临的挑战之一是如何操纵仅 300 纳米宽的钻石与铌酸锂对齐。李说："我们不得不用细小的针戳钻石，将它移来移去，直到它在盘子上的位置明显看起来是正确的。这几乎就像是用小筷子在戳它"。测量传输的光线是另一个艰苦的过程。Herrmann 说："我们必须真正确保我们考虑到了所有光线传输或损耗的地方，这样才能说'这是从钻石到铌酸锂的传输量'。校准测量需要反复进行，以确保我们做得正确"。研究小组正在计划进一步的实验，利用金刚石和铌酸锂单独或共同提供的量子信息优势。他们的最新成功只是一个里程碑，他们希望在这两种材料的基础上开发出多种多样的设备。通过将这两种材料平台结合在一起，并将光线从一种材料引导到另一种材料，研究表明，与其只使用一种材料，确实可以同时拥有两种材料的优点。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：