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交流伺服系統(tǒng)是跨行業(yè)、量大面廣、節(jié)能效果顯著的節(jié)能機(jī)電產(chǎn)品，幾乎滲透到所有用機(jī)電領(lǐng)域，是工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國防建設(shè)及人民生活、正常生產(chǎn)和安全工作的重要保證。

1.痛點(diǎn)問題 元宇宙時代三維成像基礎(chǔ)設(shè)備和數(shù)字終端成像及顯示設(shè)備都將需要革命性的提升。同時，工業(yè)智能和基礎(chǔ)科學(xué)的快速發(fā)展也對感知和成像極限提出了更高的需求。 現(xiàn)有的成像技術(shù)，即攝像頭模組和3D成像模組，存在諸多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的缺陷，如抗擾動性能差、占據(jù)空間大、功耗大、成本高等，特別是隨著傳感芯片像素?cái)?shù)的增加，傳統(tǒng)光學(xué)成像系統(tǒng)需要多級較大的昂貴鏡片才能實(shí)現(xiàn)高分辨率的成像性能，很難應(yīng)用于手機(jī)等小型化設(shè)備上，不足以適應(yīng)科技的高速發(fā)展。 “智能視覺感知芯片”將達(dá)成光學(xué)感知的技術(shù)革新并有效解決現(xiàn)存問題。通過數(shù)字自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)矯正系統(tǒng)像差和環(huán)境像差、實(shí)現(xiàn)高速重構(gòu)目標(biāo)景物高精度三維信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)使用普通的低成本小型化單鏡片即可實(shí)現(xiàn)高分辨率成像，同時該芯片能夠適用于不同的光學(xué)系統(tǒng)，包括大口徑天文成像，實(shí)現(xiàn)高分辨率遠(yuǎn)距離成像，克服大氣湍流干擾。 2.解決方案 團(tuán)隊(duì)提出“智能視覺感知芯片”概念，該種芯片擁有多項(xiàng)優(yōu)勢：全球領(lǐng)先的4D感知技術(shù)，自適應(yīng)抗干擾；創(chuàng)新的透鏡設(shè)計(jì)方案結(jié)合自主知識產(chǎn)權(quán)算法，可通過單攝像頭模組實(shí)現(xiàn)原多攝像頭模組功能，大幅降低現(xiàn)有成本、體積和功耗，顯著提升分辨率。通過對目標(biāo)場景進(jìn)行多維度的密集采樣，將多維度的耦合信息解耦，重構(gòu)傅里葉面的非期望相位分布，實(shí)現(xiàn)高速大范圍的自適應(yīng)光學(xué)矯正，顯著降低光學(xué)成像系統(tǒng)尺寸與成本，提升成像效果，同時具備三維深度感知能力。 合作需求 尋求消費(fèi)電子等領(lǐng)域有相關(guān)技術(shù)開發(fā)、市場推廣經(jīng)驗(yàn)，能推廣本技術(shù)落地的高科技企業(yè)，可以進(jìn)行深度合作。

1. 痛點(diǎn)問題 元宇宙時代三維成像基礎(chǔ)設(shè)備和數(shù)字終端成像及顯示設(shè)備都將需要革命性的提升。同時，工業(yè)智能和基礎(chǔ)科學(xué)的快速發(fā)展也對感知和成像極限提出了更高的需求。 現(xiàn)有的成像技術(shù)，即攝像頭模組和3D成像模組，存在諸多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的缺陷，如抗擾動性能差、占據(jù)空間大、功耗大、成本高等，特別是隨著傳感芯片像素?cái)?shù)的增加，傳統(tǒng)光學(xué)成像系統(tǒng)需要多級較大的昂貴鏡片才能實(shí)現(xiàn)高分辨率的成像性能，很難應(yīng)用于手機(jī)等小型化設(shè)備上，不足以適應(yīng)科技的高速發(fā)展。 “智能視覺感知芯片”將達(dá)成光學(xué)感知的技術(shù)革新并有效解決現(xiàn)存問題。通過數(shù)字自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)矯正系統(tǒng)像差和環(huán)境像差、實(shí)現(xiàn)高速重構(gòu)目標(biāo)景物高精度三維信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)使用普通的低成本小型化單鏡片即可實(shí)現(xiàn)高分辨率成像，同時該芯片能夠適用于不同的光學(xué)系統(tǒng)，包括大口徑天文成像，實(shí)現(xiàn)高分辨率遠(yuǎn)距離成像，克服大氣湍流干擾。 2. 解決方案 團(tuán)隊(duì)提出“智能視覺感知芯片”概念，該種芯片擁有多項(xiàng)優(yōu)勢：全球領(lǐng)先的4D感知技術(shù)，自適應(yīng)抗干擾；創(chuàng)新的透鏡設(shè)計(jì)方案結(jié)合自主知識產(chǎn)權(quán)算法，可通過單攝像頭模組實(shí)現(xiàn)原多攝像頭模組功能，大幅降低現(xiàn)有成本、體積和功耗，顯著提升分辨率。通過對目標(biāo)場景進(jìn)行多維度的密集采樣，將多維度的耦合信息解耦，重構(gòu)傅里葉面的非期望相位分布，實(shí)現(xiàn)高速大范圍的自適應(yīng)光學(xué)矯正，顯著降低光學(xué)成像系統(tǒng)尺寸與成本，提升成像效果，同時具備三維深度感知能力。 合作需求 尋求消費(fèi)電子等領(lǐng)域有相關(guān)技術(shù)開發(fā)、市場推廣經(jīng)驗(yàn)，能推廣本技術(shù)落地的高科技企業(yè)，可以進(jìn)行深度合作。

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(dāng)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(jì)算機(jī)“難以求解”的數(shù)學(xué)問題所設(shè)計(jì)構(gòu)造的。近些年來，隨著量子計(jì)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(jì)算機(jī)上運(yùn)行可以顯著縮短傳統(tǒng)公鑰密碼體制所依賴數(shù)學(xué)問題的求解時間。另一方面，實(shí)際可行的量子計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)1萬年的計(jì)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(hù)隱私，也就是后量子密碼（Post-QuantumCryptography,PQC）。未來10年商用量子計(jì)算機(jī)將面世，在量子計(jì)算機(jī)面前，構(gòu)造傳統(tǒng)公鑰密碼體制所基于的數(shù)學(xué)難題將毫無安全性可言，進(jìn)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(yán)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(shí)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(jì)算網(wǎng)絡(luò)安全準(zhǔn)備度法案》，旨在指導(dǎo)推動信息安全系統(tǒng)向后量子密碼學(xué)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)，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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)算、數(shù)據(jù)中心加密中的高性能隨機(jī)數(shù)生成哈希核心算子，實(shí)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(jī)數(shù)擴(kuò)展發(fā)生器新型結(jié)構(gòu)達(dá)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(jī)制的可配置BS-CDT高斯采樣器。該設(shè)計(jì)基于CDT反演高斯采樣算法，通過真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器和隨機(jī)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(jī)制，高效獲取安全性更好的均勻分布隨機(jī)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(dá)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(jì)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(jì)算兼容可重構(gòu)算術(shù)單元 針對后量子密碼計(jì)算量大，數(shù)據(jù)復(fù)雜的痛難點(diǎn)，優(yōu)化格數(shù)學(xué)難題中的數(shù)論變換（NTT）算法，實(shí)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(jìn)模乘運(yùn)算單元關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，提高多項(xiàng)式運(yùn)算的效率，相比同類運(yùn)算操作下最先進(jìn)的設(shè)計(jì)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(jì)算需求，創(chuàng)新性地提出了一種多模域計(jì)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(yùn)算結(jié)構(gòu)，靈活支持Karatsuba、Toeplitz、NTT等運(yùn)算結(jié)構(gòu)。在配置為NTT結(jié)構(gòu)的運(yùn)算下，運(yùn)算性能與美國MIT研究團(tuán)隊(duì)在IEEEISSCC發(fā)表的相關(guān)成果保持國際同步水平，并具備更強(qiáng)的靈活性與通用性。 圖5 多模域計(jì)算兼容型可重構(gòu)核心算子 在團(tuán)隊(duì)積累多年的后量子密碼相關(guān)先進(jìn)技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，在SMIC40nm工藝下實(shí)現(xiàn)了兩款后量子密碼芯片，能夠兼容國際最新標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)算單元及高速NTT運(yùn)算單元，解決了加解密運(yùn)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(jì)算兼容的可重構(gòu)算術(shù)單元與可配置多功能哈希/隨機(jī)采樣核心算子，在實(shí)現(xiàn)高性能的后量子密碼運(yùn)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

博志金鉆技術(shù)團(tuán)隊(duì)在磁控濺射領(lǐng)域深耕二十余年，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、單晶金剛石、單晶碳化硅覆銅板的量產(chǎn)，三英寸陶瓷覆銅板月產(chǎn)能10萬片，包括各類種子層方案，銅層厚度0.5-100um，表面無毛刺、劃痕、色差等異樣，350度加熱平臺烘烤5分鐘不起泡。 一、項(xiàng)目進(jìn)展 已注冊公司運(yùn)營 二、企業(yè)信息 企業(yè)名稱 蘇州博志金鉆科技有限責(zé)任公司 企業(yè)法人 潘遠(yuǎn)志 注冊時間 2022/3/31 注冊所在省市 江蘇省 蘇州市 組織機(jī)構(gòu)代碼 91610131MA712U7Q06 經(jīng)營范圍 一般項(xiàng)目：技術(shù)服務(wù)、技術(shù)開發(fā)、技術(shù)咨詢、技術(shù)交流、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)推廣；金屬表面處理及熱處理加工；新材料技術(shù)研發(fā)；新材料技術(shù)推廣服務(wù)；電子元器件制造；集成電路制造；信息安全設(shè)備制造；通信設(shè)備制造；光通信設(shè)備制造；雷達(dá)及配套設(shè)備制造；光電子器件制造；真空鍍膜加工；表面功能材料銷售；金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料銷售；合成材料銷售；有色金屬合金銷售；半導(dǎo)體器件專用設(shè)備制造；新型陶瓷材料銷售；電子元器件零售；電子元器件批發(fā)；泵及真空設(shè)備制造；泵及真空設(shè)備銷售；通用設(shè)備制造（不含特種設(shè)備制造）；玻璃、陶瓷和搪瓷制品生產(chǎn)專用設(shè)備制造；電子專用材料研發(fā)；電子專用材料制造；特種陶瓷制品銷售；半導(dǎo)體器件專用設(shè)備銷售；集成電路設(shè)計(jì)；機(jī)械設(shè)備租賃；租賃服務(wù)（不含許可類租賃服務(wù)）（除依法須經(jīng)批準(zhǔn)的項(xiàng)目外，憑營業(yè)執(zhí)照依法自主開展經(jīng)營活動） 企業(yè)地址 江蘇省 蘇州高新區(qū)長亭路8號大新科技園3幢二樓 獲投資情況 2021/07/01蘇州匯伯壹號創(chuàng)業(yè)投資合伙企業(yè)（有限合伙）天使輪1000萬元 2022/03/22蘇州融享進(jìn)取創(chuàng)業(yè)投資合伙企業(yè)（有限合伙）preA輪2500萬元 三、負(fù)責(zé)人及成員 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 入學(xué)/畢業(yè)時間 潘遠(yuǎn)志 鄧敏航 楊添皓 電子與信息學(xué)部/自動化 2020/2024 陶佳怡 管理學(xué)院/大數(shù)據(jù)管理 2020/2024 林子涵 電氣工程學(xué)院/電氣工程及其自動化 2020/2024 袁子涵 電氣工程學(xué)院/電氣工程及其自動化 2020/2024 牟國瑜 電氣工程學(xué)院/電氣工程及其自動化 2020/2024 楊志鵬 能源與動力工程學(xué)院/強(qiáng)基（核工程與核技術(shù)） 2020/2024 田繼森 航天航空學(xué)院/工程力學(xué) 2020/2024 孫浩然 機(jī)械工程學(xué)院/機(jī)械工程 2020/2024 鄭力愷 電氣工程學(xué)院/電氣工程及其自動化 2019/2023 王羿淮 管理學(xué)院/工商管理 2019/2025 李青卓 材料科學(xué)與工程學(xué)院/材料科學(xué)與工程 2018/2023 四、指導(dǎo)教師 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 職務(wù)/職稱 研究方向 宋忠孝 材料學(xué)院/材料系 教授、博士生導(dǎo)師 核電領(lǐng)域；電化學(xué)、催化、電池領(lǐng)域；器件、封裝領(lǐng)域：高溫抗氧化燒蝕、高壓抗電弧燒蝕領(lǐng)域；輕量化領(lǐng)域硬質(zhì)涂層領(lǐng)域 王小華 電氣學(xué)院/電機(jī)電器及其控制 教授/博導(dǎo)，國家級人才計(jì)劃入選者（特聘教授），國家級青年人才計(jì)劃入選者（青年學(xué)者），教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才，陜西省青年科技標(biāo)兵。西安交通大學(xué)未來技術(shù)學(xué)院/現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院副院長、實(shí)踐教學(xué)中心（工程坊）副主任、教務(wù)處副處長、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院副院長，CIGRE開關(guān)設(shè)備狀態(tài)評估工作組成員，中國電工技術(shù)學(xué)會電器智能化系統(tǒng)及應(yīng)用專委會委員 開關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)、狀態(tài)監(jiān)測與壽命評估 田高良 管理學(xué)院/會計(jì)與財(cái)務(wù) 教授、博士生導(dǎo)師 財(cái)務(wù)預(yù)警；內(nèi)部控制與風(fēng)險管理；資產(chǎn)評估；信用管理等 五、項(xiàng)目簡介 蘇州博志金鉆科技有限責(zé)任公司是一家專門從事高功率半導(dǎo)體封裝材料研發(fā)生產(chǎn)的公司。以先進(jìn)的陶瓷表面金屬化技術(shù)為核心形成了包括（1）粉體表面改性；（2）熱壓燒結(jié)；（3）研磨、拋光；（4）陶瓷金屬化；（5）增厚、刻蝕；（6）預(yù)制金錫焊料；（7）激光切割等環(huán)節(jié)的完整高端熱沉材料生產(chǎn)體系。公司擁有完整的熱沉材料生產(chǎn)體系，致力于成為“國產(chǎn)化功率半導(dǎo)體器件熱沉材料領(lǐng)跑者”，為我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展添磚加瓦。 博志金鉆技術(shù)團(tuán)隊(duì)在磁控濺射領(lǐng)域深耕二十余年，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、單晶金剛石、單晶碳化硅覆銅板的量產(chǎn)，三英寸陶瓷覆銅板月產(chǎn)能10萬片，包括各類種子層方案，銅層厚度0.5-100um，表面無毛刺、劃痕、色差等異樣，350度加熱平臺烘烤5分鐘不起泡。博志金鉆目前蘇州主體工廠面積超過5000平米，含萬級潔凈間。擁有20余臺研磨拋光設(shè)備、10余臺燒結(jié)爐、4條臥式連續(xù)鍍膜設(shè)備、5臺立式鍍膜設(shè)備，以及超聲清洗、噴淋甩干等完善的配套設(shè)備。博志金鉆的工藝流程包括粉體表面改性、熱壓燒結(jié)、研磨/拋光、陶瓷金屬化、增厚/刻蝕、預(yù)制金錫焊料、激光切割，博志金鉆已經(jīng)建立了完善的產(chǎn)品生產(chǎn)管理及質(zhì)量監(jiān)控體系來進(jìn)行管控，完成了包括ISO9001、14001等認(rèn)證，并不斷完善產(chǎn)品檢測設(shè)備及手段，確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。 公司積極進(jìn)行產(chǎn)品迭代和技術(shù)儲備，在高功率半導(dǎo)體封裝材料研發(fā)生產(chǎn)領(lǐng)域有著二十余年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。中國科學(xué)院院士孫軍教授和國家萬人計(jì)劃領(lǐng)軍人才宋忠孝教授作為本公司首席科學(xué)家領(lǐng)銜公司技術(shù)研發(fā)，進(jìn)行陶瓷金屬化和半導(dǎo)體封裝基板領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的探索。潘遠(yuǎn)志帶領(lǐng)公司與西安交通大學(xué)表面工程國際研發(fā)中心、金屬材料強(qiáng)度國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作進(jìn)行前沿技術(shù)開發(fā)，團(tuán)隊(duì)與蘇州市產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院、高新區(qū)共同設(shè)立蘇州思萃材料表面應(yīng)用技術(shù)研究所，是公司的技術(shù)支持和組織依托。目前公司已完成天使輪、preA輪數(shù)千萬融資交割，公司投后估值逾2億元。

        技術(shù)成熟度：技術(shù)突破         目前的潮流能發(fā)電機(jī)組以直驅(qū)液壓變槳及帶變速箱的液壓變槳為主，其發(fā)電機(jī)和變速箱均采取機(jī)械動密封方式進(jìn)行密封防水處理，海洋環(huán)境下，機(jī)械動密封的可靠性和運(yùn)行效率往往沖突，密封層級多運(yùn)行阻力大，效率低，密封層級少，密封可靠性差，機(jī)組的運(yùn)行可靠性大大降低。光伏、波浪、海流一體化集成發(fā)電，波浪能與海流能水輪機(jī)對轉(zhuǎn)并通過磁力耦合驅(qū)動發(fā)電機(jī)增速，具有多能互補(bǔ)、高效獲能、轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)，為規(guī)模化海洋能開發(fā)提供創(chuàng)新型設(shè)計(jì)。         意向開展成果轉(zhuǎn)化的前提條件：中試放大及產(chǎn)業(yè)化工藝開發(fā)資金支持

本成果包括系列基于硅基或SOI基材料的高壓集成技術(shù)，可用于700V AC-DC電源管理IC、600V/1200V高壓柵驅(qū)動IC、不同電壓需求的高壓開關(guān)IC、D類功率放大器、電機(jī)驅(qū)動IC等的研制，滿足照明、工業(yè)控制、汽車電子、電機(jī)驅(qū)動、消費(fèi)電子等領(lǐng)域的需求。具體包括： 硅基：（1）超低比導(dǎo)通電阻700V單晶型BCD工藝；（2）600V外延型BCD工藝；（3）1200V外延型BCD工藝；（4）48V高功率BCD工藝；（5）40V高壓雙極型工藝。 SOI基：（1）600V 厚層SOI BCD工藝；（2）650V薄層SOI高壓CDMOS工藝；（3）300V薄層SOI高壓CDMOS工藝；（4）200V薄層SOI高壓CDMOS工藝；（5）100V薄層SOI高壓CDMOS工藝；（6）40V薄層SOI高壓CDMOS工藝；（7）-200V SOI高壓CDMOS工藝；（8）-100V SOI高壓CDMOS工藝。

本成果包括系列基于硅基或SOI基材料的高壓集成技術(shù)，可用于700V AC-DC電源管理IC、600V/1200V高壓柵驅(qū)動IC、不同電壓需求的高壓開關(guān)IC、D類功率放大器、電機(jī)驅(qū)動IC等的研制，滿足照明、工業(yè)控制、汽車電子、電機(jī)驅(qū)動、消費(fèi)電子等領(lǐng)域的需求。

北京大學(xué)物理學(xué)院現(xiàn)代光學(xué)所王劍威研究員與意大利羅馬大學(xué)Fabio Sciarrino教授、英國布里斯托爾大學(xué)Anthony Laing和Mark Thompson教授，受邀在國際著名刊物《自然-光子學(xué)》（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(xué)原理和前沿進(jìn)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(xué)和微納制造等學(xué)科的前沿交叉技術(shù)，通過半導(dǎo)體微納加工制造，有望實(shí)現(xiàn)高性能且大規(guī)模集成的光量子器件和系統(tǒng)，達(dá)到對作為量子信息載體的單光子進(jìn)行高效處理、計(jì)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(jìn)展 2008年，國際上首次實(shí)現(xiàn)了基于二氧化硅平面光波導(dǎo)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(jìn)展，目前已實(shí)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(fù)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(xué)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(xué)系統(tǒng)的量子模擬、量子玻色取樣、光量子信息處理和計(jì)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(dǎo)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(diǎn)型量子光源，而單光子探測主要通過超導(dǎo)納米線探測和過度邊緣感應(yīng)傳感來實(shí)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(yù)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(jìn)一步降低成本、提高可靠性，推進(jìn)其實(shí)用化進(jìn)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。另外，全集成型量子真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器也有很多實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)，并有望在不遠(yuǎn)的將來提供微小型、高速和低成本的真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。 量子線路模型和基于測量的單向量子計(jì)算模型是實(shí)現(xiàn)通用量子計(jì)算的主流模型。光學(xué)量子計(jì)算的線路模型實(shí)現(xiàn)方案存在擴(kuò)展性困難，但基于測量的光量子計(jì)算可以大大降低需要的物理資源，并可實(shí)現(xiàn)通用量子計(jì)算。在可編程的光量子芯片平臺上，目前已成功實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜量子信息處理功能。近年來，片上制備并操控復(fù)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(shí)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(jì)算的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)。 量子玻色取樣和量子模擬被認(rèn)為是量子計(jì)算的短期實(shí)現(xiàn)目標(biāo)和重要應(yīng)用方向。觸發(fā)型玻色取樣和基于量子點(diǎn)光源的玻色取樣，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)具備“量子優(yōu)勢”的玻色取樣量子計(jì)算的有效技術(shù)方案，有望超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)計(jì)算能力，其中前者已實(shí)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(yù)印本中報(bào)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了離散型和連續(xù)型的量子漫步功能，并可用于模擬復(fù)雜的物理和生物過程。同時，集成光量子模擬器也成功驗(yàn)證了多種典型的量子模擬算法，有望有效地模擬化學(xué)分子動力學(xué)過程。