量子芯片還用光刻機嗎？

總有人說，如果美國真要打擊中國不用長槍大炮，一個小小的芯片就可以搞定，前有中興后有華為，似乎都在印證這句話，現代戰爭早已不是靠飛機，軍艦打贏的，而是靠核心高科技領域的匠心與日積月累的寂寞積累與投入。同樣現代電子產品生產中，芯片的重要性不言而喻，現代電子產品生產制造幾乎都離不開芯片，大到汽車飛機，小到手機腕表，它的重要性不斷凸顯出來。

然而我國在芯片發展的領域是落后于他國的芯片技術生產落后，導致我們只能依賴外國進口在過去很長的時間內，以西方為首的發達國家都控制著芯片的生產制造作為芯片，出口國每年他們都能夠靠出口，芯片賺得盆滿缽滿，而我國作為最大的芯片進口國，每年都要拿出真金白銀在全球進口芯片，在技術層面上，我們始終被隔離在外的面對，這種狀況我們當然不能滿足，再加上外國對我們進行芯片制裁，使我們開始加強對芯片的自主研發。

近日國防科技大學爆出最新的好消息，可編程的光量子芯片研發成功將有望突破西方國家的技術封鎖，究竟是什么樣的芯片能有如此強大的力量？

如今中國的已經勢不可擋，在各領域的發展都已經做到世界領先水準，而在芯片領域也開始顯露矛頭實現彎道超車，而我國能在芯片里面超車，靠的就是光量子芯片，什么是光量子芯片，它和傳統芯片有什么不同？難道制造光電子芯片不再需要光刻機嗎？今天就讓我們了解一下光量子芯片背后的故事：

光量子芯片是何物？

下面，我們就來了解一下，什么是光量子芯片。光量子芯片最早在2008年由英國科學家提出后，并有諸多科學研究團隊對此進行研究，一時間把光量子芯片推到了時代的風口浪尖，稱其為進入量子時代的敲門磚，眾多高科技企業看到其中潛在的商機紛紛投入其中，想要成為這個領域的領頭羊，好主導未來。

其實所謂的光量子芯片，就是用光子代替傳統芯片中的電子完成光電信號的轉換，光量子芯片的主要工作原理是把具有發光屬性的磷化銦和硅的光路由能力整合到單一的芯片中之后，在給磷化銦施加電壓的時候，由磷化銦產生光，驅動光子器件運作，以此來完成信息的傳遞。

光量子芯片和傳統芯片的區別

光量子芯片是把量子線路形成在芯片上以此來承載量子信息處理之功能的，就是量子芯片，這種芯片和傳統芯片的構成基礎，有著明顯差別過去的傳統芯片是通過三極管MOS管去構成電路的，他用高和低電來代表著二進制內的0和1，而電子芯片不同，它是由量子態去代表量子算法中的0和1。

傳統芯片如果想要獲得強大的計算力，就需要再構成芯片的晶體管上做文章，單個晶體管越小構成晶片的機體管越多，芯片的計算能力就越強，而光量子芯片不同它是以光來做載體，用光代替電利用微納米加工工藝，在芯片上集成大量的光量子器件，按照單個組成部分體積越小，芯片整體的計算能力就越強，這個規律來看，光量子芯片的集成度更高，精準度更強也更加穩定，從性能上來說將于超過傳統芯片能做到的當前極限。

我國已在光量子芯片上取得重大突破

如今我們已經邁入了大數據時代，5G互聯網的數據洪流，需要計算系統，有更高的性能，更低的功耗，更快的速度。傳統芯片的計算能力，已經無法滿足日益增長的計算需求，光量子芯片才是解決這一問題的關鍵，其實世界各國都很清楚，光量子計算當時未來極其重要的科技，就像當年的蒸汽機，電器，計算機一樣。

量子計算也開啟了一個嶄新的領域，誰能在這個領域當中跑到前端，誰就能在未來發展中占據主動權，因此國內外很多團隊對光量子芯片的商業化進行了深入的研究，但最終都收效甚微，始終有兩座大山落在光量子芯片生產的路上，一座是如何在納米級別的尺寸上對光子進行操控，另一座就是目前研發成功的光量子芯片，需要在絕對0度的環境下才能工作，而我們一般使用的移動設備是完全達不到絕對零度這樣一個要求的，這使得光量子芯片一直都處于實驗室的研發階段。

直到2018年上海交通大學物理與天文學院金賢敏團隊成功制備國內首個光量子芯片，使得我國在國際光量子芯片研究領域處于一個領先狀態，隨后在2021年2月26日清華大學團隊又發現一種新光源可以用于光量子芯片的使用，而前不久國防科技大學傳來重大喜訊，他們的計算機學院芯片研究團隊成功制備出一款新型的可編程光量子芯片，進一步擴大了我國在該方面的優勢。

光量子芯片真的不需要光刻機了嗎？

這時候可能就會有朋友想問，這種光量子芯片作為新型芯片與傳統芯片相比，有哪些區別呢？真的不再需要光刻機了嗎？

首先在制造原理上光量子芯片就和傳統芯片有著很大的區別，光量子芯片主要是數目龐大的光量子器件，在芯片上集成這些器件的制造，雖然需要使用微納米加工技術，但對于加工設備的要求卻遠低于傳統芯片加工，不需要用到如今被歐美封鎖，不出售給我國的高端的極紫外euv光刻機設備。

其次光量子芯片對外界的抗干擾性更強，兼容性更好，操作精度更加精準，這一系列的優勢都在表明，光量子芯片將會是未來芯片的主流發展方向，如今最新研究成果的可編程量子芯片是一種通過動態編程機構來實現芯片結構的，重新建立這一結構不僅解決了頂點搜索等復雜算法的問題，還顯示了其在實現特定量子計算方面的巨大潛力。

此外光量子芯片還有一個巨大的優勢就是可以實現量子行走，在量子的空間里，粒子按照量子疊加干涉等相關的物理規律來行走，每次行走的位移就使可能性增多，這種呈現出來的特點是量子行走的速度遠遠快于經典隨機行走的速度，也讓其在網絡分析與導航計算機視覺等領域擁有不可限量的潛力，可以說一旦光量子芯片達成商業化，那就可以說是光刻機的末日了。由于光量子芯片相較于以前的石墨烯芯片和硅基芯片是一個全新的別樣的領域，這個領域將會徹底擺脫高端光刻機的限制。

歐美的技術封殺倒閉了我國光量子芯片的突破

如果光量子芯片成功商用，屆時我國在芯片制造的領域里也會揮別過去被壓制的處境，成為這個領域的領頭羊。但是開辟一個全新的制造領域談何容易，這無疑需要面臨著很大的風險，我們為什么要冒著失敗的壓力和風險去探索呢？這自然是因為我們的眼光，1994年的時候我們看到衛星導航系統的未來，所以我們當年開啟了關于北斗1號衛星導航系統的項目，截止2020年7月正式開通了可以服務于世界的北斗衛星導航系統。近30年來，在三步走的發展策略下，我國衛星導航系統已經實現了全面自主化，既然能夠自主的控制并掌握好我國的時空信息安全，這一切都因為我們的眼光。

現在也一樣，我們同樣看到了光量子芯片的未來，看到了量子技術是未來推動社會發展的主要動力，對光量子芯片的研究可以促進量子技術的研究，將有更大的機會領先其他國家一步打開量子時代的大門，除此之外華為事件出現之后，所有人都明白了一件事，那就是一切外力都是靠不住的，目前我們使用的芯片主要是由西方國家生產的很多關鍵技術都掌握在其他國家手中，而光量子芯片技術的突破有很大可能讓我們實現彎道超車，從安全的角度來講，芯片被外把握甚至是壟斷十分危險，我們必須要對證做出措施不能讓自己的安全受制于人，美國一個簡單斷供華為芯片的措施，就讓華為這樣一個大公司發展陷入泥潭。

由此可見，發展屬于我們自己的芯片是一個勢在必行的舉措，可以說光量子芯片的研發不僅僅是規避西方國家技術封鎖的舉措，更是關乎全國安全，以及之后，我們是否有資格參與到新時代發展的重要一步，我們篤信在即將到來的5G時代光量子芯片在更多的領域內都能夠大展宏圖，處于數據爆發速度越來越快的今天，量子領域才能適應這個時代的發展，也才是最好的選擇，可以說可編程光量子芯片的突破不僅顯示了我們國家雄厚的科研實力，也用中國人獨特的方式，體現了對西方國家不按國際規則辦事的抗議，一旦光量子芯片在國內實現完全的量產，那么西方國家芯片技術的封鎖就是一個笑話，到時候掌握新時代關鍵技術的國家就是我們自己，與此同時我國用實際行動證明了，不會有哪一個國家能夠真正的在科學技術上實現壟斷，美國通過一些行為是無法對我國的發展造成停滯的，反而促進了我國光量子芯片的誕生，由于我國光量子芯片剛剛問世，勢必會面臨很多困難和難題，還需要經歷一些時間的測試。