南京邮电大学青柚量子：用量子技术测量中国“芯”

　　3月24日至28日，第十七届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品展开激烈角逐。南京邮电大学青柚量子学生团队的《基于量子传感的晶圆级电磁兼容测试设备》获得“挑战杯”国赛特等奖。这是该校2019年以来再次蝉联比赛最高奖，也是今年5所省内获主题赛特等奖高校之一。

　　随着集成电路发展迈入后摩尔时代，芯片工作频率和集成度越来越高，芯片内部各模块间的电磁干扰问题日益突出，成为制约高端芯片发展的主要瓶颈因素，发展晶圆级电磁兼容设计和测试技术已经成为产业共识。然而，现有的电磁兼容测试技术主要基于小环天线原理，空间分辨率和工作频率大受限制，无法满足测试需求，导致高端芯片研发周期拉长，研发成本激增。在指导老师杜关祥教授的指导下，南邮通信与信息工程学院学生团队创造性地提出了基于量子传感的电磁场测量方法，研制了晶圆级电磁兼容测试原型机，实现了高分辨、高工作频率的晶圆级电磁兼容测试，在芯片龙头企业获得应用。

　　“我们团队多年持续攻关，将量子传感前沿技术应用到芯片测试领域，用原创技术改变当下‘缺芯少魂’的现状。”项目队长周力同学说。团队从概念提出到工程实践，从行业痛点到技术难题进行细致调研，对比当今国内外相关技术、标准现状，深入长三角、大湾区龙头企业，了解集成电路企业需求，创造性地提出了基于量子传感的晶圆级电磁兼容测试概念，并研制了原型机。这一原创技术不仅满足了晶圆级电磁兼容测试的需求，还在芯片全生命周期均有重要应用价值。该成果技术复杂，难度大，主要创新点有：独创了锥形光纤，大大提高了荧光收集效率；提出量子态脉冲副载波调制，可以在快速测量的同时拥有很高的信噪比；提出了金刚石晶轴方位角的测定方法，可以快速确定晶轴取向，通过施加与晶轴方向平行的磁场，实现工作频率的线性调谐。

　　青柚量子团队长期潜心实用化量子传感技术的科研攻关和工程化实践，从产业实践提炼找需求，向原始创新要方案。团队相继推出了晶圆级电磁兼容测试设备、微米分辨光纤量子温度计、微米分辨光纤量子磁力计等原创技术和工程样机，扎实推进落地应用，赋能科研、工业、国防等多个行业，受到院士专家的高度肯定和社会各界广泛关注，在中兴微电子等芯片龙头企业获得应用，具有良好的经济效益和社会效益。

　　青柚量子团队在指导老师的带领下，精诚团结，科研热情饱满，攻克了多项技术难题。高品质微米尺寸的金刚石氮-空位色心晶体荧光极其微弱，普通光纤荧光收集效率低、光学散粒噪声大，怎么从大的噪声背景里提取有价值的微弱信号？光电信号噪声大，往往需要延长时间来降噪，但芯片测试要求的就是效率，效率上不去，再好的技术也拿不到入场券，如何解决快速测量的难题？微米晶体太小，肉眼根本不可见，晶轴取向也是随机的，如何实现这一量子体系的工作频率调谐？这些难题一环扣一环，摆在他们面前，很长一段时间一筹莫展。团队核心成员陈诺诚介绍说，通过不断大胆的试错，从激光器、探测器自主研制、量子测控电路自主开发等开展源头探索，一一攻克上述技术难题，历经多次技术优化与迭代，团队已实现工程样机的小型化。

　　成绩的背后，是团队成员很多个不眠之夜，是团队在实验室与电脑前夜以继日的调试与修改。为了确保外场测试的顺利，团队付出了巨大的努力。不论是在心灵手巧的样品微组装过程中，还是光路调节、软件和电路调试中，团队都精益求精，力争完美，多次打翻了重来。团队曾接到芯片龙头企业华为的测试需求，由于测试环境设置苛刻，必须派人到现场测试，时间节点也卡得紧，“当时时间紧急，外场设备对运输过程的稳定性，外场测试的便利性要求高，团队成员顶住压力，连夜调试，老师带领整个团队全部压上来，最终得到了让企业方满意的数据。”谈及备赛过程中遇到的困难，团队成员马文豪谈道。

　　疫情之下，比赛不断延期，焦虑与紧张也是团队面临的一大难题，但正是“挑战自我，踔厉奋发，科教报国”的“挑战杯”精神，激励他们坚持不放弃，顶住了巨大压力，全力备战，用自己的行动诠释了当代大学生“燃烧青春，奉献祖国”的蓬勃朝气与青春力量。“我始终认为，当一个人的青春融入到一个时代中去，这样的青春就不会远去，将在岁月的历练中折射出耀眼的光芒。”在谈及青春力量时，团队成员高天然同学坚定地说。

　　同样，青柚量子团队的成功也离不开学校各部门的支持、鼓励和引导。备赛期间，学校领导多次关切团队备赛进展情况，认真听取团队成果汇报，提出建设性意见。学院领导也密切关注并深入了解“挑战杯”项目进展情况，对项目进行指导，为因备赛而压力巨大的团队打上了一针强心剂。学校团委更是制定出台了多项科技创新激励政策，为比赛提供了良好的政策支持和组织保障，创新性地开展“一天一讨论、两天一修改、三天一模拟”的高质量备赛工作，持续帮助团队不断打磨作品，最终亮剑全国舞台。

　　“挑战杯”大赛圆满结束，该校学子用优异的成绩再次擦亮了“无创新，不南邮”的学校名片，彰显了学校“无挑战，不青春”的科创氛围，更完善了以“立德树人”为核心的共青团实践教育体系。从“挑战杯”这个舞台上再次出发，南邮学子将以潜心科研的谦虚态度和不怕困难的昂扬姿态，继续追逐自己的科技报国之梦。（通讯员：南京邮电大学李海博 冯思妍 薛博文）