重磅发布！我国团队研制出世界首个氮化镓量子光源芯片【附量子信息技术赛道观察图谱】

瞻观前沿

近日，据科技日报报道，电子科技大学信息与量子实验室研究团队与清华大学、中国科学院上海微系统与信息技术研究所合作，在国际上首次研制出氮化镓量子光源芯片。

这一突破性的成果不仅标志着电子科技大学“银杏一号”城域量子互联网研究平台取得了新的里程碑式进展，也为全球量子互联网技术的发展注入了新的活力。

量子互联网以其独特的“量子隐形传态”和“量子离物传态”原理，在信息传递方面具有传统互联网所无法比拟的优势，如信息传输的安全性更高、信息获取的准确性更强、信息处理的速度更快等。作为量子互联网的核心部件，量子光源芯片就像“量子灯泡”，为联网用户提供了进行量子信息交互的能力。

此次研究团队通过不断迭代和优化电子束曝光与干法刻蚀工艺，成功攻克了氮化镓晶体薄膜生长以及波导侧壁与表面散射损耗等技术难题，首次将氮化镓材料成功应用于量子光源芯片的研发中。与目前广泛使用的氮化硅等材料相比，氮化镓量子光源芯片在输出波长范围等关键指标上取得了显著突破，其输出波长范围从25.6纳米大幅增加到100纳米，展现出向单片集成发展的巨大潜力。

图源：摄图网

技术价值观察

电子科技大学基础与前沿研究院的周强教授解释称，这一突破意味着“量子灯泡”能够点亮更多的“量子房间”。通过为量子互联网提供更多波长资源，这一技术能够满足更多用户以不同波长接入量子互联网络的需求，从而推动大容量、长距离、高保真量子互联网的建设。

该研究位于量子信息技术产业链的中游环节。量子信息产业链从上游到下游主要包含基础光电元器件、量子通信核心元器件、量子通信传输干线、量子系统平台、以及应用层五个环节。其中基础光电元器件和核心设备是支撑起量子通信的技术和硬件基础;量子传输干线是实现远程量子通信及量子网络的传输渠道;量子系统平台主要负责对信息进行整合处理并根据需求做出相关指令，是维护整个系统健康运转的软件基础;应用层则为量子信息产业化的下游，主要为军事国防、政务、金融、互联网云服务、电力等领域的应用。

宏观市场分析

量子信息技术发展路径与支撑体系

从技术路线发展来看，量子信息三大技术领域在研究发展水平，技术实用化程度，产品工程化能力和产业化应用前景等方面各有差异，如下图所示。量子信息技术的研究和应用仍面临一些共性关键技术和核心问题瓶颈需要进一步攻关突破。例如，量子通信中的高品质量子态光源，高效纠缠制备分发及探测，高性能单光子探测，以及量子态存储与中继技术等;量子计算中的高维纠缠态制备与操控，高品质样品材料制备，超低温和磁场隔离环境，高精度操控测量系统等;量子测量中的高精度操控系统和集成化隔离屏蔽环境等。上述基础共性关键问题研究的攻关和突破，是量子信息技术进入实用化和产业化主要控制性因素。

从技术支撑体系来看，中国量子信息创新单元主要包括量子光学与光量子器件国家重点实验室、信息光子学与光通信国家重点实验室等国家重点实验室;湖北省量子科技产业投资基金、中国互联网投资基金等产业投资基金;GB/T 42829-2023《量子保密通信应用基本要求》、GB/T 42565-2023《量子计算 术语和定义》等技术标准。

量子信息专利技术布局

从量子信息专利技术申请的热度来看，量子通信具备较高的专利申请热度，专利申请总量达57726项，申请人数量达26064个;从技术跨度来看，量子通信和量子测量跨技术专利申请量较多，技术跨度分别达246个和252个IPC小类;从技术市场覆盖广度来看，量子通信专利技术覆盖70个以上国家和地区，量子计算和量子测量技术均覆盖40个以上国家和地区，说明这些技术受到全球范围内的关注和研究。

注：1)搜索关键词：量子计算、量子通信、量子测量技术路线相关关键词;2)搜索范围：标题、摘要和权利说明;3)统计截至日期：2023年11月17日。下同。

美国、中国、日本为量子信息主要技术来源

从专利地域分布来看，量子计算、量子通信和量子测量技术专利前三技术来源地均为中国、美国、日本，说明三个国家在量子信息领域技术创新活跃。在政府主导下，中国量子信息技术的基础科学和系统研发力量正快速成长，并成为与美欧并驾齐驱的竞争者。从申请人国别来看，量子计算、量子通信和量子测量专利前十申请人也多为中国、美国和日本企业。

中国量子信息技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示，与量子信息关键技术强关联的城市集群主要集中在华南、西南等地，并且以海南省为重点发展区域，未来布局量子信息技术及其他相关技术的发展路径，极大可能性在于华南地区优先导入，其中可重点关注河海口市龙华区、成都市金牛区、深圳市福田区、长沙市开福区、广州市天河区等地的量子信息相关企业，以及该地方对于量子信息产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

前瞻经济学人APP资讯组

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国量子计算行业市场前瞻与投资策略分析报告》

同时前瞻产业研究院还提供产业大数据、产业研究报告、产业规划、园区规划、产业招商、产业图谱、智慧招商系统、行业地位证明、IPO咨询/募投可研、专精特新小巨人申报等解决方案。在招股说明书、公司年度报告等任何公开信息披露中引用本篇文章内容，需要获取前瞻产业研究院的正规授权。

更多深度行业分析尽在【前瞻经济学人APP】，还可以与500+经济学家/资深行业研究员交流互动。更多企业数据、企业资讯、企业发展情况尽在【企查猫APP】，性价比最高功能最全的企业查询平台。