重力儀捕捉“地心引力” 硅基芯片上“種”出光源

湖南組建10余個(gè)量子科研平臺(tái)

　　編者按

　　今年是我省“十大技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目”實(shí)施的第5年。5年來(lái)，省政府工作報(bào)告連續(xù)對(duì)實(shí)施“十大技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目”進(jìn)行專題部署，集聚省內(nèi)外優(yōu)勢(shì)產(chǎn)學(xué)研力量進(jìn)行協(xié)同攻關(guān)，目前已累計(jì)突破重大關(guān)鍵核心技術(shù)超190項(xiàng)。

　　湖南日?qǐng)?bào)聯(lián)合省科技廳推出《“十大技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目”五周年》系列報(bào)道，直擊攻關(guān)現(xiàn)場(chǎng)，感受前沿科技的澎湃力量。敬請(qǐng)關(guān)注。

　　12月26日，長(zhǎng)沙量子測(cè)量產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院內(nèi)，一臺(tái)名為量子絕對(duì)重力儀的精密設(shè)備正靜靜“聆聽(tīng)”地球的脈動(dòng)。

　　這臺(tái)“大地CT機(jī)”由該研究院自主研發(fā)，能精準(zhǔn)測(cè)量地球表面重力加速度，精度可達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后第八位，居國(guó)際領(lǐng)先水平。

　　“小數(shù)點(diǎn)越往后精度越高，能夠提取到的信息量就越大?！痹撗芯吭貉邪l(fā)中心主任趙偉靖介紹，除了進(jìn)行地球科學(xué)研究外，量子絕對(duì)重力儀還能通過(guò)探測(cè)重力信息變化，為資源勘探、災(zāi)害預(yù)警、輔助導(dǎo)航、國(guó)防安全保障等眾多領(lǐng)域提供全新的技術(shù)手段。

　　眼下，該研究院正全力推進(jìn)2025年省“十大技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目”之一的低空空域量子絕對(duì)重力測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。

　　“湖南是礦產(chǎn)資源大省，該項(xiàng)目旨在將量子測(cè)量與物理勘探深度融合，提升勘探效率與精度?！壁w偉靖解釋道，傳統(tǒng)地質(zhì)勘探多依賴人力跋山涉水，而低空量子探測(cè)技術(shù)將為地質(zhì)學(xué)家裝上“透視眼”，能夠通過(guò)飛行平臺(tái)快速、敏銳地捕捉地下礦產(chǎn)、地?zé)岬荣Y源引起的局部重力場(chǎng)異常。

　　項(xiàng)目中，一套智能重力解釋反演處理軟件也在加速攻關(guān)。運(yùn)用先進(jìn)的算法和模型，該軟件能將低空量子絕對(duì)重力儀采集到的復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，還原出地下真實(shí)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，為資源勘探等工作提供科學(xué)依據(jù)。

　　技術(shù)用到的量子，是能表現(xiàn)出某物質(zhì)或物理量特性的最小單元。它不僅使人類對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和相互作用的認(rèn)識(shí)深入到微觀層面，更催生出一系列改變?nèi)祟惿畹募夹g(shù)。

　　今年是量子力學(xué)誕生的100周年，被聯(lián)合國(guó)定為“國(guó)際量子科學(xué)與技術(shù)年”。湖南，將量子科技布局為未來(lái)產(chǎn)業(yè)。湖南匯思光電科技有限公司、湖南大學(xué)聯(lián)合攻關(guān)的硅基量子點(diǎn)激光器在2021年入選首批省“十大技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目”。

　　在全球科技舞臺(tái)上，硅基光源難題一直困擾著眾多科研人員：傳統(tǒng)硅基芯片擅長(zhǎng)處理電子信號(hào)，卻很難高效發(fā)光，可光通信、光集成離不開(kāi)穩(wěn)定的“硅基光源”。

　　團(tuán)隊(duì)采用的破局思路，是在硅基芯片上“種植”一種名為量子點(diǎn)的半導(dǎo)體材料。團(tuán)隊(duì)通過(guò)特殊工藝，讓具備優(yōu)異發(fā)光特性的量子點(diǎn)在硅襯底上直接外延生長(zhǎng)，為“硅基光源”開(kāi)辟了一條全新的發(fā)展路徑。

　　“讓量子點(diǎn)在硅襯底上直接外延生長(zhǎng)，使激光器的體積變得更小，能耗也大大降低。”匯思光電副總經(jīng)理?xiàng)铗E捷介紹，目前，該項(xiàng)目已在研發(fā)與市場(chǎng)上實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵突破。未來(lái)，數(shù)據(jù)中心在獲得更高算力的同時(shí)，將大幅度降低能耗；觀眾在使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備時(shí)，將因?yàn)楦偷难訒r(shí)，得到更沉浸、真實(shí)的體驗(yàn)。

　　記者也從省科技廳獲悉，為助推全省量子科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，“十四五”以來(lái)，我省已組建10余個(gè)量子科研平臺(tái)（產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)合體）。未來(lái)5年，湖南還將構(gòu)建覆蓋部件、設(shè)備到服務(wù)的全產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)量子技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)深度融合，打造具有全球影響力的量子科技名片。

　　(文/王銘俊)