成都氮化镓量子芯片：开启量子科技新纪元

2025年5月10日，电子科技大学周强教授团队带着这枚仅有0.14平方毫米的芯片亮相，它不仅是量子互联网的“心脏”，更可能彻底改变人类传递和处理信息的方式。从LED灯的发光材料到量子通信的核心器件，这项突破背后藏着怎样的科技密码？让我们从一颗“量子灯泡”说起。

氮化镓，这个听起来陌生的材料，其实早已融入我们的生活。如今市面上90%的LED灯都依赖氮化镓发光技术，因为它比传统硅材料更高效、更耐用。但周强团队的目标远不止照明——他们要让氮化镓发出“量子光”。

传统光源发出的光是杂乱无章的，而量子光源能精准产生单个光子，这些光子就像“量子比特”，是构建量子互联网的基石。

在实验室里，研究人员通过“缓冲层”技术解决了氮化镓晶体生长的难题，让材料缺陷率降低到百万分之一以下。同时，他们设计出纳米级粗糙度的波导结构，使光传输损耗降低至0.1dB/cm，比传统氮化硅材料提升5倍。这些突破让氮化镓量子光源芯片的发光范围从25.6纳米扩展到100纳米，相当于将“量子灯泡”的照明范围扩大了近4倍。

传统互联网依赖数学加密算法，理论上存在被破解的风险。而量子光源芯片利用“量子不可克隆性”，从物理层面确保信息安全——任何试图窃听或篡改的行为都会立即改变量子态，让发送方和接收方察觉。

2025年5月，成都量子通信示范网测试显示，单颗氮化镓量子光源芯片可实现10公里光纤的量子密钥分发，成码率达10kbps，比现有系统快3倍。这意味着未来金融交易、政务文件等敏感信息的传输，将像被装进“量子保险箱”一样牢不可破。

更令人期待的是，氮化镓量子光源芯片的体积仅为传统量子光源的千分之一，且生产成本降低60%。这让它不仅能应用于光纤通信，还能嵌入手机、卫星等移动设备。周强教授设想：“未来你的手机可能自带量子加密功能，即使在公共场所连接Wi-Fi，也无需担心信息泄露。”

除了通信，氮化镓量子光源芯片还在算力领域展现潜力。传统计算机处理数据时，每个比特只能是0或1；而量子芯片中的光子可同时处于多个状态，形成“量子叠加”，理论上能指数级提升计算速度。例如，在生物医药领域，量子算法可在数小时内模拟传统计算机需数年才能完成的蛋白质折叠过程，加速新药研发。

2024年，周强团队研发的铌酸锂量子光源已批量应用于“银杏一号”量子互联网实验系统，并获得国际光子大会金奖。而最新的氮化镓芯片更进一步，能直接输出量子纠缠光子对，无需复杂的外部设备。

这种“即插即用”的特性，让量子算力更容易接入现有网络，为人工智能、金融风险预测等领域提供算力支持。

为什么这项全球突破诞生在成都？这与成都深厚的电子信息产业根基密不可分。作为全国第六大电子信息产业城市，成都聚集了电子科技大学、四川大学等高校，以及中国网安、西南技术物理研究所等科研机构，形成了从材料研发到芯片制造的完整产业链。政府更将量子科技纳入重点发展规划，通过专项支持计划为周强团队解决资金和资源协调问题。

这种“产学研用”结合的模式，让成都量子科技迅速从实验室走向市场。2024年，周强团队研发的量子光源已在“银杏一号”系统中实现商业化应用；2025年发布的氮化镓芯片，则计划在2026年完成金融、医疗、工业等多场景验证。按照规划，未来两年内，成都或将建成一张覆盖全市的量子互联网示范网，用氮化镓光源连接政务、金融、科研机构，验证其在实际场景中的可靠性。

尽管前景广阔，氮化镓量子光源芯片仍面临量产挑战。目前，芯片良率虽已超过95%，但大规模生产时的稳定性和成本控制仍是关键。此外，量子通信网络需要与现有基础设施兼容，这涉及标准制定、技术接口等复杂问题。周强教授坦言：“我们正在与运营商合作，探索如何将量子光源集成到现有光纤网络中，这可能需要3-5年时间。”

不过，这些挑战阻挡不了技术前进的步伐。随着量子光源、量子存储、量子计算等技术的协同发展，一个全新的“量子互联网”时代正在到来。正如周强教授所说：“量子科技将从通信、算力、传感三个维度重构互联网——量子通信确保安全，量子计算突破算力瓶颈，量子传感提升精度，形成三位一体的新一代信息基础设施。”

1969年，ARPANET的第一封测试邮件开启了互联网时代；2025年，成都发布的氮化镓量子光源芯片，或许正在叩响量子互联网的大门。这颗小小的芯片，承载的不仅是中国科研团队的智慧，更是人类对信息安全和算力革命的终极追求。

从LED灯到量子光源，从实验室到城市网络，成都正在书写量子科技的新篇章。当2026年多场景验证完成时，我们或许能真正感受到：量子时代，真的来了。