芯片領域，中國又有好消息傳來！

據《南華早報》報道，中國的研究人員向制造量子芯片又邁進了一步，世界上首次使用普通半導體制造了量子光源。

中國量子芯片突破

一直以來，量子芯片是科學家寄予厚望的全新架構。

這種芯片的核心原理使用了量子力學，從而實現傳統芯片無法比擬的計算速度和效率。

具體來說是這樣的，量子芯片的基本單位是量子比特。

與傳統計算中的比特只能表示0或1不同，量子比特可以同時存在于多種狀態（疊加狀態），通過所謂的量子疊加，一個量子比特能同時表示0和1。

這使得量子計算機可以同時處理大量數據，從而極大地提高計算效率。

再者，當兩個或更多的量子比特産生糾纏時，它們的量子狀態將變得依賴彼此，即使它們被物理上分開，也就是我們常說的量子糾纏。

這種現象非常的神奇，産生的結果也令科學家驚歎。

比如可以讓量子計算機在執行運算時，達到更高的信息密度和處理速度。

盡管量子芯片有巨大的潛力，但在實際應用中仍面臨許多挑戰。

首當其沖的就是量子系統非常敏感，極易受到外界環境的幹擾，如溫度、電磁場等，這就需要極其精細的錯誤校正和保護措施。

換而言之，這種電路所需的各種組件十分複雜，科學家們也一直在努力構建。

但現在好消息傳來，中國的一個研究小組表示，他們利用半導體氮化镓(GaN)材料創造了其中一個組件—量子光源。

值得一提，氮化镓作爲第三代半導體材料，優勢非常多。

比如氮化镓具有很高的熱導率，這使得它在承受高功率操作時更爲穩定。

還有，氮化镓的能帶隙寬，能夠産生和管理更高能量的電子狀態。

因此，在高功率和高頻率的電子設備中，氮化镓具有優越性能。

如今，氮化镓已被廣泛用于在5G通信、新能源汽車、LED燈以及有源相控陣雷達等領域中。

而這次，科學家將其拿來用做量子芯片相關測試，沒想到“無心插柳柳成蔭”。

在量子計算中，穩定且可控的光源是實現高效量子通信和計算的關鍵。

而氮化镓材料，在這裏的應用是作爲量子光源，能夠産生糾纏的光子對。

這種光子對是量子信息處理的基礎，因爲糾纏光子可以用來在量子比特間傳遞信息，即便這些比特相隔很遠。

同時，與現有的基于氮化硅和磷化铟等材料的量子光源相比，這種新設備具有更寬的波長範圍，可用于構建量子電路的其他主要組件。

更重要的是，這種材料降低了制造量子芯片的成本。

正因如此，據中國電子科技大學、清華大學和上海微系統與信息技術研究所的研究小組稱，該設備在制造小型、強大的量子芯片方面具有“巨大的潛力”。

真沒想到，氮化镓材料在量子芯片中，竟然産生至關重要的作用。

《南華早報》的報道中，還詳細介紹了中國團隊是怎麽做的。

首先，科學家在藍寶石基底上，生長了一層氮化镓薄膜。

然後，在薄膜上蝕刻了一個直徑爲120微米的環，允許激光束中的光粒子繞環運動。

接著，將紅外激光注入氮化镓薄膜時，然後他們發現一些光粒子被捕獲並成對地“共振”。

這些共振的粒子，通過自發的四波混合效應産生了一對相互糾纏的光子對。

這種效應簡單來說，就是其中兩個光子被同時吸收，隨後發射四個光子。在這個過程中，部分光子可能保持量子糾纏，成爲信息傳輸的載體。

經過科學家的分析，發現這些光子對能夠提供更寬的波長範圍。

從之前傳統材料的25.6納米，一下子擴大到100納米，這意味著可以在更廣的頻率內操作量子比特，從而提供更多的通道進行量子信息處理。

這對于構建更複雜的量子電路非常重要。

總之，這個突破，一下子讓中國在量子芯片的進展取得了重大的進步。

結尾

順便再說個數據，根據相關數據顯示，全球探明的金屬镓儲量只有27.93萬噸，中國就占了19萬噸，占比68%，世界第一。

換句話說，中國镓儲量現在可以管夠，那麽未來在量子芯片上，會有很大的突破也說不定。