麻省理工科技评论
23-04-25 18:55 微博认证:《麻省理工科技评论》杂志官方微博

【电子科大学者发明芯片级分子时钟,挑战低温量子测控技术极限,实现可广泛部署的高稳精确守时】

凭借挑战量子精密测量的技术极限,进一步推动量子时间传感器和低温 CMOS 量子测控芯片等原始创新产品发展,王成成为 2022 年度《#麻省理工科技评论# 》“35 岁以下科技#创新35人# ”中国入选者之一。

时间基准是非常重要的电子基础设施之一。小型化的量子时间传感器,在未来高速无线接入网络的时钟同步和无 GPS 条件下的微型定位、导航、授时(μPNT)服务中发挥核心的作用。

传统的#晶体振荡器# (石英/MEMS)存在难以解决的中长期频率漂移问题。而传统原子时钟虽然具备优异的长期稳定性,但其光电架构复杂,因而造价高昂,难以大规模部署。此外,被寄予厚望的小型化光钟存在难以解决的光频梳稳定性和小型化光源质量等问题。

芯片级原子时钟是王成在#麻省理工学院# 读博期间的研究成果。当前高性能集成电路技术的发展,已经可以把高度集成的波普探测系统集成在一块 CMOS #芯片# 上。

在博士导师韩若楠教授指导下,王成博士选择了极性气体硫化羰分子在太赫兹频段的旋高品质因子转谱线频率做为时钟参考,并研制了高集成度的 CMOS 波谱探测片上系统级芯片和小型化分子气室,发展出第一代芯片级分子时钟。

IEEE 固态电路协会(SSCS)主席、美国德州大学达拉斯分校肯尼斯·K·O(Kenneth K.O.)教授评价道:“由于谱线的高 Q 值,旋转谱仪需要昂贵的精确频率参考。但幸运的是,这可以通过使用已知谱线作为参考来解决。该工作使用旋转谱线成功实现了好于十亿分之一的频率稳定度。”

日本东京工业大学冈田贤一(Kenichi Okada)教授在领域旗舰期刊 JSSC 上评价道:“芯片级分子时钟具有低功耗、低成本、高可靠性和简化的系统实现的优势。”

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