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九州量子黄蕾蕾:我们是冲着量子通信产业化来的
2017-12-12 作者: 来源:

  在全球人才流动中,中国已然是具备强大竞争力的人才吸引高地。特别是党的十八大以来,我国正形成最大规模的留学人才“归国潮”。在炙手可热的量子通信领域,也呈现出了这样的特点——科技“海归”相继选择回国参与贡献。黄蕾蕾就是其中的代表之一。

  在海外学习工作了12年, 黄蕾蕾从牛津大学博士毕业就果断选择了回国。“我个人是做实验的,总希望做出来的东西能用得上”。现在机会终于来了,她丝毫没有犹豫,就加入了这一波科技人才“回流潮”。

  黄蕾蕾回国后选择加入了九州量子——国内为数不多的从事量子通信产业化应用的企业之一。以最快的速度在北京组建起一支研发团队,将不同领域的科学家、工程师招入麾下。作为一名在斯伦贝谢有过五年工程师经验,又在牛津大学从事过五年光电子研究的科学家,黄蕾蕾心里早就有了一张清晰的路线图。

  和大多数人的印象不同,制约量子通信产业化的最大因素并不在理论和技术原理层面,而是批量化生产的技术瓶颈以及极高的制造成本。过高的产品成本挤压了市场空间,导致有效需求无法形成。很多质疑者正是揪住这一点,否定了整个量子保密通信产业。

  如何产业化和产品化,成了当前量子保密通信商用化的关键。拥有多年工程经验的黄蕾蕾比谁都清楚,产品化依赖技术积累,依赖有丰富经验的工程师,依赖不同领域的人在工作中相互碰撞相互启发。这和在实验室临时搭光路电路写Paper,是完全不同的思维和路径。

  “量子信息领域很多论文中使用的芯片在国际上实际对中国禁运,而且不少关键器件虽然性能优良但价格非常高。要实现真正的产业化,就要用合理的成本、通用的芯片和常见的器件实现满足客户需求的性能,甚至是一些和论文中类似的性能。但不能一味追求性能指标的最高化,那更多是学术上的要求。我们是冲着产业化来的。”

  黄蕾蕾告诉我们,当前商用的量子保密通信BB84协议已经是一种比较成熟的技术。现在工作的重点其实是在产品化和系统整体稳定性上,有大量的电路和软件工作。量子光学工程师在其中扮演的更像是系统工程师的角色,很多具体产品的实现要靠软件工程师和电子工程师。目前该团队主要在进行三方面的攻关,一个是量子随机数发生器,一个是GHz的单光子探测器,一个是量子光学集成化。目前,团队已经研发出了基于不同原理的量子随机数发生器。

  “初期的技术难关已经攻克了,目前已经做出了产品样机。下一步考虑怎么样把它小型化,低成本化。”黄蕾蕾博士向我们介绍,“但我们同时也会往高端方向走,做更高安全等级的的量子随机数发生器,比如像源和测量器件无关的量子随机数发生器。“

  相较于国内高速量子随机数发生器和单光子探测器的研究领域,九州量子已跻身众多优秀研究团队的发展前列。

  高速的单光子探测器最核心的是电路,难点并不在理论上,而是工程经验,需要不停地调试。好在团队成员都有着丰富的工程经验,“因为他们都很专业,有这方面的基础,像刘小桦博士做了十几年,有非常丰富的经验,让我们避免走了很多弯路”。

  小型化、低成本产品的研发除了需要全新的电路设计之外,另一个关键就是光学系统的集成化。目前光芯片的集成化工作主要由光学工程师付云飞负责,他之前在中科院和华为做过5年光子集成芯片研发,如果算上研究生阶段的项目经验,在集成光学领域也已经有近10年的经验。

  目前,拉高整个设备成本的是光学部分,团队计划用光集成芯片来代替。一旦集成芯片实现量产,成本将会急剧下降,从几万、几千降低到几百甚至几十块钱。这是一件所有人都想做,但还没有人做成功的事。 集成化的重要性还不只是降低成本,更重要的是探索出一个完整的生产工艺流程,这对产业化来说意义重大。

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