CIOE中國光博會(huì)特別啟動(dòng)【覓光破局 ·2022】專題欄目,從人物專訪的角度出發(fā),聚焦光電行業(yè)“破局者”,從企業(yè)發(fā)展思維構(gòu)建行業(yè)發(fā)展思維,助力中國光電行業(yè)破局突圍。

本期我們邀請到國盾量子副總裁、副總工程師 唐世彪先生帶來分享。

百余年前量子理論的出現(xiàn),引發(fā)了第一次量子革命,催生出以計(jì)算機(jī)、手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì)后,量子領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)、新理論、新技術(shù)密集涌現(xiàn),第二次量子革命來襲,包括量子通信、量子計(jì)算、量子測量在內(nèi)的量子信息技術(shù)快速發(fā)展,已成為全球科技大國集中發(fā)力的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革前沿陣地。當(dāng)量子遇上光電,新型技術(shù)如何賦能經(jīng)典業(yè)態(tài)?日前光博君采訪到了國盾量子副總裁、副總工程師唐世彪,與他就相關(guān)話題進(jìn)行采訪。

唐世彪 國盾量子副總裁、副總工程師

?中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 近代物理系 應(yīng)用物理學(xué)學(xué)士、物理電子學(xué)博士

?主持研制世界首條量子保密通信干線“京滬干線”核心產(chǎn)品

?主持研制國內(nèi)首批通過商密認(rèn)證和檢測的量子保密通信全系列產(chǎn)品

?安徽省通信學(xué)會(huì)副理事長,廬州產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人

?負(fù)責(zé)多項(xiàng)國家自然科學(xué)基金、省部級(jí)重大專項(xiàng)等課題

?曾獲安徽省專利金獎(jiǎng)、中國發(fā)明協(xié)會(huì)發(fā)明創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等榮譽(yù)

?在PRL、NPJ等權(quán)威期刊發(fā)表論文50余篇,作為發(fā)明人已有50余項(xiàng)量子信息領(lǐng)域?qū)＠@得授權(quán),其中發(fā)明專利20余項(xiàng)(含3項(xiàng)國外發(fā)明專利)

Q請簡要介紹下國盾量子?

A科大國盾量子技術(shù)股份有限公司(以下簡稱“國盾量子”)成立于2009年,是國內(nèi)率先成立的量子科技公司和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)旗下成果轉(zhuǎn)化平臺(tái),始終以“推動(dòng)量子信息技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化”為己任,從事量子保密通信產(chǎn)品和量子計(jì)算及測量儀器設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及技術(shù)服務(wù),是國家高新技術(shù)企業(yè)、國家專精特新“小巨人”企業(yè)。

經(jīng)過十余年的發(fā)展,國盾量子已成長為全球領(lǐng)先的量子通信設(shè)備制造商和量子安全解決方案供應(yīng)商,服務(wù)于世界首條千公里級(jí)別量子保密通信“京滬干線”、“國家廣域量子保密通信網(wǎng)”等在內(nèi)的骨干網(wǎng)和合肥、上海、北京等地城域網(wǎng),為政務(wù)、金融、電力、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的客戶提供高等級(jí)量子安全保護(hù)。2021年,國盾量子參與“祖沖之號(hào)”超導(dǎo)量子計(jì)算優(yōu)越性實(shí)驗(yàn)等前沿科技攻關(guān),助力中國成為唯一在兩條技術(shù)路線上達(dá)到“量子優(yōu)越性”里程碑的國家,為中國量子通信、量子計(jì)算從跟跑到領(lǐng)跑世界提供國盾力量。

國盾量子于2020年登陸上海證券交易所科創(chuàng)板(證券代碼:688027),成為A股首家以量子科技為主營業(yè)務(wù)的上市公司。公司秉承“量子科技 產(chǎn)業(yè)報(bào)國”的理念,與中國電信集團(tuán)、科大訊飛等建立戰(zhàn)略合作關(guān)系,共同推動(dòng)量子信息技術(shù)與通信、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等領(lǐng)域的需求結(jié)合,為廣泛的ICT技術(shù)賦能。

Q量子信息技術(shù)和光電技術(shù)聽起來是兩個(gè)技術(shù)方向,作為一家量子企業(yè),是什么原因讓國盾量子開始自主研制光電產(chǎn)品?

A量子信息領(lǐng)域的很多底層技術(shù)都是先進(jìn)的光電技術(shù)。國盾量子不是轉(zhuǎn)型或者最近才開始研制光電產(chǎn)品,而是在量子信息技術(shù)研究的主線上將一些已經(jīng)比較成熟的光電技術(shù)做了產(chǎn)品轉(zhuǎn)化,是響應(yīng)市場需求的順勢而為。

量子信息技術(shù)研究的對象主要是微觀世界,設(shè)計(jì)和操縱單個(gè)原子、電子和光子等。發(fā)展光量子調(diào)控技術(shù)和相關(guān)光電模塊/產(chǎn)品,是國盾量子過去十多年發(fā)展量子保密通信業(yè)務(wù)的基礎(chǔ),是實(shí)現(xiàn)量子信息技術(shù)自主可控的必由之路。通過十多年的持續(xù)投入,我們逐步發(fā)展出業(yè)界領(lǐng)先的高速精密光源制備、高效率低噪聲的近紅外與可見光波段的探測、短波紅外傳感等精密光電調(diào)控技術(shù),也積累了豐富的系統(tǒng)集成經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)優(yōu)勢。

發(fā)展光電產(chǎn)品的另一個(gè)原因是,我們在發(fā)展量子信息技術(shù)和推廣應(yīng)用的過程中,發(fā)現(xiàn)不少高校、科研院所和企業(yè)對國產(chǎn)化、高精度的光學(xué)器件、調(diào)制技術(shù)也有很大需求。比如,決定激光雷達(dá)性能的最關(guān)鍵因素是弱光電信號(hào)的探測能力,微弱大氣后向散射信號(hào)的極限就是單光子,國盾量子在光電領(lǐng)域的積累可以助力大氣激光雷達(dá)探測向人眼安全(1550nm波段)、弱光探測等方向發(fā)展。再如,基于光量子真空漲落機(jī)理的真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器,可以為密碼行業(yè)提供輸出高速超長的隨機(jī)數(shù)序列;又如,色選機(jī)是基于物料顏色或形狀差異,通過光電檢測和圖像處理手段實(shí)現(xiàn)物料分選和凈化,其中對于高精度的傳感器是強(qiáng)需求,但CCD/CMOS/InGaAs/X-RAY等傳感器國產(chǎn)化程度不高,很多高端領(lǐng)域甚至依賴進(jìn)口。

在科技強(qiáng)國、制造強(qiáng)國建設(shè)目標(biāo)的大背景下,這幾年,國盾量子把自研的光電器件和積累的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步產(chǎn)品化、集成化,和激光雷達(dá)、激光測距、色選機(jī)等領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)以及相關(guān)高校、科研院所共同進(jìn)行了一系列的探索。例如,國盾量子推動(dòng)了單光子探測器技術(shù)在大氣激光雷達(dá)領(lǐng)域應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)近紅外到中紅外波段的量子探測技術(shù)與激光雷達(dá)集成光電技術(shù)的結(jié)合,使得客戶的量子激光雷達(dá)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)人眼安全光源,在雨霧等非極端惡劣天氣下仍可以實(shí)現(xiàn)大氣顆粒物、大氣成分含量等大氣參數(shù)監(jiān)測中的關(guān)鍵模組。

可以說,國盾量子發(fā)展光電產(chǎn)品既是迎接當(dāng)前中國光電產(chǎn)品進(jìn)一步轉(zhuǎn)型升級(jí)帶來的市場需求,也是為相關(guān)行業(yè)的技術(shù)自主可控發(fā)展盡一份力。

Q請簡要介紹下國盾量子在光電產(chǎn)品方向上競爭優(yōu)勢及布局?

A國盾量子一直在打磨光電方向相關(guān)的技術(shù)產(chǎn)品。比如說,在調(diào)制技術(shù)上,相比傳統(tǒng)的光電調(diào)制技術(shù),如強(qiáng)度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制等,我們可以對單個(gè)光子的偏振和相位等特性進(jìn)行調(diào)制,可以更精密、準(zhǔn)確,充分發(fā)揮光的粒子特性;在探測領(lǐng)域,目前傳統(tǒng)的光電探測器只能對很多光子形成的強(qiáng)光進(jìn)行探測,而國盾量子可實(shí)現(xiàn)對單個(gè)光子進(jìn)行探測,從而可以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的探測,同時(shí)可以降低對光源的性能需求;在光源領(lǐng)域,國盾量子可實(shí)現(xiàn)對光的全方位的操控,強(qiáng)度上可實(shí)現(xiàn)單光子和高功率光源;時(shí)域上可實(shí)現(xiàn)納秒、皮秒和飛秒光源;頻率上可現(xiàn)實(shí)頻率超穩(wěn)定的光頻梳光源。

我們的光電產(chǎn)業(yè)布局主要集中在光源、探測、量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)四個(gè)方向:

1.光源方向,在時(shí)域上涵蓋了納秒、皮秒和飛秒光源;在發(fā)光模式上涵蓋了連續(xù)光和脈沖光;

2.探測方向,既有單光子探測器也有線陣和面陣的光電傳感器;在探測波段也上涵蓋了可見光和近紅外光波段;

3.量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器方向,為適應(yīng)不同的應(yīng)用場景,量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)品主要體現(xiàn)在設(shè)備形態(tài)上多樣化布局,涵蓋了模塊和芯片;

4.教學(xué)系統(tǒng)方向,2021年,教育部正式將量子信息科學(xué)列入普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄,國盾量子提前布局的教學(xué)儀器產(chǎn)品,涵蓋了光子干涉實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、量子成像實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、基于不同晶體的糾纏源實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以及量子密鑰分發(fā)協(xié)議實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),服務(wù)于人才培養(yǎng)和教育。

Q請介紹下國盾量子光電類產(chǎn)品的主要應(yīng)用場景?

A光電技術(shù)在科研、醫(yī)療、軍事、農(nóng)業(yè)等各領(lǐng)域都扮演著重要角色,如俄烏戰(zhàn)爭中的光電武器、環(huán)境監(jiān)測中的顆粒物監(jiān)測雷達(dá)、智慧城市中的激光雷達(dá)、自動(dòng)駕駛中使用的激光測距,谷物篩選中的大米色選機(jī),眼科的OCT檢查等等。國盾量子的相關(guān)產(chǎn)品主要還是依托于公司的核心光電技術(shù),發(fā)揮在高速精密光源制備、高效率低噪聲的近紅外與可見光波段的探測等精密光電調(diào)控能力,提高色選、激光雷達(dá)等相關(guān)行業(yè)的產(chǎn)品性能、降低成本等。

比較典型的應(yīng)用場景包括:長脈沖單頻光纖激光器、近紅外雪崩光電探測器、近紅外自由運(yùn)行單光子探測器在大氣激光雷達(dá)中的應(yīng)用;近紅外線陣傳感器在谷物、蔬果等農(nóng)作物色選機(jī)行業(yè)中的應(yīng)用;量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器在密碼領(lǐng)域的應(yīng)用;飛秒激光頻率梳在天文測量和空間科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

此外,教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要面向高校、科硏單位,幫助學(xué)生掌握量子相關(guān)光學(xué)、通信協(xié)議等原理,在此基礎(chǔ)上開展科硏實(shí)驗(yàn)等,助力科研人才培養(yǎng)和發(fā)展。

Q量子信息技術(shù)和光電技術(shù)的發(fā)展能否相互促進(jìn)?

A光電技術(shù)、量子信息技術(shù)都是重要的底層技術(shù),不斷改變世界面貌,成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)跨越發(fā)展的基石和動(dòng)力?，F(xiàn)階段的量子信息技術(shù),例如光量子調(diào)制、單光子探測等核心技術(shù),主要手段都離不開光電技術(shù),未來將重點(diǎn)發(fā)展的光量子芯片,也必須在現(xiàn)有的光電集成技術(shù)平臺(tái)上繼承發(fā)展,不會(huì)另辟蹊徑,所以光電技術(shù)對量子技術(shù)肯定是有促進(jìn)的,特別是支撐性的促進(jìn);另一方面,量子信息技術(shù)發(fā)展的一些新方法、新手段,比如單光子的制備和探測、遠(yuǎn)程相干性保持等,也是光電技術(shù)領(lǐng)域的前沿能力,所以量子信息技術(shù)可以從牽引、新能力引入的角度促進(jìn)光電技術(shù)的發(fā)展。

從產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用的角度看,我們相信在“量子+光學(xué)”融合發(fā)展的過程中,量子信息技術(shù)會(huì)進(jìn)一步賦能經(jīng)典光電應(yīng)用,協(xié)助傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí);經(jīng)典光電技術(shù)也會(huì)在應(yīng)用中進(jìn)一步促進(jìn)量子信息技術(shù)的工程化、可靠性等,推進(jìn)量子信息研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展,激發(fā)出新材料、新工藝、新器件、新機(jī)理、新方法,形成互相促進(jìn)、良性循環(huán)的局面。

Q請簡要介紹下國盾量子在光電產(chǎn)業(yè)方向上的未來規(guī)劃及目標(biāo)?

A國盾量子一直在推動(dòng)量子信息產(chǎn)業(yè)化的途中緊抓“沿途下蛋”的機(jī)遇,踐行“量子科技產(chǎn)業(yè)報(bào)國”的理念,不斷將前沿科技轉(zhuǎn)化為實(shí)用化產(chǎn)品。今年初,我們正式成立了光電產(chǎn)品團(tuán)隊(duì),推出了自由運(yùn)行單光子探測器、近紅外線陣傳感器、飛秒激光頻梳、長脈沖單頻光纖激光器等產(chǎn)品,后續(xù)將逐步推進(jìn)多品類、多品種、多系列的產(chǎn)品布局。

國盾量子將繼續(xù)依托中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等頂尖科研團(tuán)隊(duì),充分發(fā)揮自身的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn),加強(qiáng)與光電行業(yè)深度的融合,賦能傳統(tǒng)行業(yè),協(xié)助經(jīng)典光電產(chǎn)品提升性能,助推光電行業(yè)進(jìn)入國產(chǎn)化、人眼安全、不可見光和弱光探測的時(shí)代,更好地服務(wù)國家和社會(huì)的需求。

審核編輯 黃昊宇