芯片领域，中国又有好消息传来！

据《南华早报》报道，中国的研究人员向制造量子芯片又迈进了一步，世界上首次使用普通半导体制造了量子光源。

中国量子芯片突破

一直以来，量子芯片是科学家寄予厚望的全新架构。

这种芯片的核心原理使用了量子力学，从而实现传统芯片无法比拟的计算速度和效率。

具体来说是这样的，量子芯片的基本单位是量子比特。

与传统计算中的比特只能表示0或1不同，量子比特可以同时存在于多种状态（叠加状态），通过所谓的量子叠加，一个量子比特能同时表示0和1。

这使得量子计算机可以同时处理大量数据，从而极大地提高计算效率。

再者，当两个或更多的量子比特产生纠缠时，它们的量子状态将变得依赖彼此，即使它们被物理上分开，也就是我们常说的量子纠缠。

这种现象非常的神奇，产生的结果也令科学家惊叹。

比如可以让量子计算机在执行运算时，达到更高的信息密度和处理速度。

尽管量子芯片有巨大的潜力，但在实际应用中仍面临许多挑战。

首当其冲的就是量子系统非常敏感，极易受到外界环境的干扰，如温度、电磁场等，这就需要极其精细的错误校正和保护措施。

换而言之，这种电路所需的各种组件十分复杂，科学家们也一直在努力构建。

但现在好消息传来，中国的一个研究小组表示，他们利用半导体氮化镓(GaN)材料创造了其中一个组件—量子光源。

值得一提，氮化镓作为第三代半导体材料，优势非常多。

比如氮化镓具有很高的热导率，这使得它在承受高功率操作时更为稳定。

还有，氮化镓的能带隙宽，能够产生和管理更高能量的电子状态。

因此，在高功率和高频率的电子设备中，氮化镓具有优越性能。

如今，氮化镓已被广泛用于在5G通信、新能源汽车、LED灯以及有源相控阵雷达等领域中。

而这次，科学家将其拿来用做量子芯片相关测试，没想到“无心插柳柳成荫”。

在量子计算中，稳定且可控的光源是实现高效量子通信和计算的关键。

而氮化镓材料，在这里的应用是作为量子光源，能够产生纠缠的光子对。

这种光子对是量子信息处理的基础，因为纠缠光子可以用来在量子比特间传递信息，即便这些比特相隔很远。

同时，与现有的基于氮化硅和磷化铟等材料的量子光源相比，这种新设备具有更宽的波长范围，可用于构建量子电路的其他主要组件。

更重要的是，这种材料降低了制造量子芯片的成本。

正因如此，据中国电子科技大学、清华大学和上海微系统与信息技术研究所的研究小组称，该设备在制造小型、强大的量子芯片方面具有“巨大的潜力”。

真没想到，氮化镓材料在量子芯片中，竟然产生至关重要的作用。

《南华早报》的报道中，还详细介绍了中国团队是怎么做的。

首先，科学家在蓝宝石基底上，生长了一层氮化镓薄膜。

然后，在薄膜上蚀刻了一个直径为120微米的环，允许激光束中的光粒子绕环运动。

接着，将红外激光注入氮化镓薄膜时，然后他们发现一些光粒子被捕获并成对地“共振”。

这些共振的粒子，通过自发的四波混合效应产生了一对相互纠缠的光子对。

这种效应简单来说，就是其中两个光子被同时吸收，随后发射四个光子。在这个过程中，部分光子可能保持量子纠缠，成为信息传输的载体。

经过科学家的分析，发现这些光子对能够提供更宽的波长范围。

从之前传统材料的25.6纳米，一下子扩大到100纳米，这意味着可以在更广的频率内操作量子比特，从而提供更多的通道进行量子信息处理。

这对于构建更复杂的量子电路非常重要。

总之，这个突破，一下子让中国在量子芯片的进展取得了重大的进步。

结尾

顺便再说个数据，根据相关数据显示，全球探明的金属镓储量只有27.93万吨，中国就占了19万吨，占比68%，世界第一。

换句话说，中国镓储量现在可以管够，那么未来在量子芯片上，会有很大的突破也说不定。