高交会观察｜在千分之一头发上精准加工，量子技术正推动第四次工业革命

板载采用量子安全模块的量子安全笔记本、分布式离子阱量子计算机工程机、在量子器件与量子芯片研发中不可或缺的电子束光刻机，精度高达微纳结构，相当于头发直径的千分之一不到……

在一年一度的中国国际高新技术成果交易会（下称“高交会”）上，记者发现展馆中藏有与量子相关的“黑科技”产品。面对量子时代的来临，中国的科学家们在量子领域上不断奋起发力。量子三大领域包含量子计算、量子通信、量子精密测量。在算力决定一切的背景之下，量子科技成了时代的选择。正如中国科学院院士、南方科技大学量子科学与工程院院长俞大鹏在高交会中国高新技术论坛上所言：“现在时代呼唤一种新型的颠覆性技术，量子计算有可能承担这样的重任。”

“科技照亮世界，科技不光照亮我们自己，也要照亮世界，代表深圳开放的决心。”俞大鹏说。

俞大鹏院士在中国高新技术论坛现场分享。 南方+ 曾子航 拍摄

可微纳结构加工的电子束光刻机

突破“卡脖子”问题，为量子器件与芯片“赋能”

什么样的仪器能够突破宏观世界的视野，在看不见的微观结构领域进行加工？在深圳国际会展中心，深圳量子科学与工程研究院展出的一台半米不到的电子束光刻机模型，受到了观众的围观。

深圳量子科学与工程研究院展出的电子束光刻机模型。 南方+ 曾子航 拍摄

据了解，电子束光刻机是利用聚焦电子束，通过图形直写曝光，在晶片上获得图形化微纳尺寸结构与器件的一种高分辨图形化微纳加工技术手段，最高特征线宽可以小于5纳米，可为物理、化学、微电子、光电子、微纳光学及MEMS芯片制造加工提供不可替代的纳尺度结构制造技术支持。

据深圳量子科学与工程研究院介绍，在新型微纳器件制备和研究领域，电子束光刻机在当前量子器件与量子芯片的研发和加工中起到不可或缺的支撑作用。

国内迄今该类设备完全依赖进口，电子束光刻机成为严重制约中国基础科研与产业发展的“卡脖子”问题。

面对这一困局，南方科技大学深圳量子科学与工程研究院在广东省科学技术厅支持下，由俞大鹏院士牵头联合国内优势单位，目前成功完成了30千伏专业级电子束刻蚀机样机落装和整体测试，攻克了电子光学系统、电子束束闸、电子束矢量扫描发生器等关键核心技术。

一根普通头发的直径约为60-90微米，而这台电子束光刻机初步实现16纳米以下线宽、50纳米定位精度的微纳结构的加工，加工精度已达头发丝的千分之一水平。

“它的加工精度可以跟进口的同类类型30千伏电子光刻机媲美。”俞大鹏介绍。

约瑟夫森量子电压芯片。 南方+ 曾子航 拍摄

看不见的量子计量

提供精准“标尺”，为量子科技三大领域奠定基础

世界分为两种，一种是看得见的，一种是看不见的。在看不见的世界里，计量无处不在。

在高交会现场，深圳计量创新院展出的衍射法栅格间距测量装置，将经典原理与自动化测量技术相结合，通过紧凑的集成化设计，在狭小的内部空间内实现了激光的层叠式传播，可显著提高装置灵敏度与分辨力，通过缩短溯源链，实现了计量的微纳量值扁平化传递。间距测量只在一瞬便已完成。

“世界各国都在积极布局量子计算、量子通信、量子精密测量，抢占量子科技创新高地。”深圳中国计量科学研究院技术创新研究院（下称“深圳计量创新院”）副院长宋振飞向记者介绍，“计量作为一切科学技术的基础，不仅解决量子精密测量的“标尺”问题，同样也为量子计算和量子通信奠定技术重要的物理基础，比如我们的时频同步技术、量子电压芯片都是量子计算和通信的核心技术。”

研发北斗时间传递装置，推动北斗国际化应用；构建精准时间传递溯源网络，服务地方和行业；进行时间传递链路校准，提升中国地方协调时整体水平。时频同步技术，为量子计算与通信，打造出了一个以纳秒为单位的精准时间环境。一秒的十亿分之一，都被准确记录。

研发全球仅有中、美、德、日能够制作的约瑟夫森量子电压芯片，用于量子电压基标准、电压扁平化计量；攻克国家量子化霍尔电阻基准用芯片，与国际计量院芯片达同等水平；打造十进制量子霍尔阵列芯片，实现电阻量值传递链量子化。量子电压芯片的研发，为量子计算和通信打造出了控制电压的“智慧大脑”。

据了解，深圳计量创新院于2020年底成立。这个量子计量前沿科技研发平台为何选择深圳？宋振飞向记者给出了答案：“深圳有优势的人才政策和科技创新政策，吸引全球高端人才的虹吸效应、开展前沿研究的生态环境已经具备，我们有信心在深圳打造全球计量科技创新新极点。”

依托深圳以及国内丰富的产业资源，宋振飞相信量子计量将助力信息技术、新材、生物医药产业的高质量发展。

【见习记者】曾子航

【作者】 曾子航

【来源】 南方报业传媒集团南方+客户端

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