來源 | 知乎（作者：華秋元器件）

2021年，是中國共產(chǎn)黨建黨100年，也是“十四五”開局之年�；厥字袊�百年征程，科技為中國插上了騰飛的翅膀。

連特斯拉CEO馬斯克也不禁贊嘆：“中國取得的經(jīng)濟繁榮確實令人贊嘆，尤其是在基礎(chǔ)設施方面！我鼓勵大家都親自去看看�！�

據(jù)統(tǒng)計，中國科技進步對經(jīng)濟增長的貢獻率達到60%。毫無疑問，重大科技創(chuàng)新成果是國之重器、國之利器，關(guān)系我國發(fā)展全局。

而令人自豪的是，2021年僅過半，中國已經(jīng)在多個科技領(lǐng)域取得不少重大突破。

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神舟十二號載人飛船發(fā)射成功

2021年6月17日，神舟十二號載人航天飛船成功發(fā)射，并與天和核心艙成功完成對接。

這意味著中國的載人航天項目正式邁入三步走的最后階段“實現(xiàn)太空長期駐守”。更重要的是，中國的載人航天飛船也終于脫離試驗階段，開始實現(xiàn)太空往返常態(tài)化。

中國正式進入太空站時代！

20年前，美國拒絕中國參與國際空間站；20年后，中國建成了自己的空間站。

作為天宮的主人，中國可以接納十幾個國家的合作申請，但是，對于美國，中國直接說“NO”!

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中國28nm和14nm的芯片預計會在今明兩年開始量產(chǎn)

前幾天，中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院電子信息研究所所長溫曉君接受采訪時表示，我國28nm和14nm的芯片，預計會在今明兩年開始量產(chǎn)。

據(jù)悉，14nm芯片的發(fā)展攻克了許多技術(shù)難題，整個從設計、制造、封裝一條龍都能搞下來，然后有望在2022年實現(xiàn)量產(chǎn)。

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國產(chǎn)芯片正在蓬勃向上，有中芯國際參與先進芯片的研發(fā)，還有紫光展銳的芯片設計，再加上上海微電子也即將交付28nm光刻機，在今年或者明年實現(xiàn)成熟工藝芯片的量產(chǎn)，相信不是什么大問題。

如果今明兩年28nm和14nm都能實現(xiàn)量產(chǎn)，我們再花一兩年時間就能通過快速擴大產(chǎn)能來滿足我們的市場需求，中國離打破海外的壟斷也就不再遙遠。

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中國科學家在磁性芯片高精度檢測領(lǐng)域取得新突破

磁性芯片生產(chǎn)過程中的磁性薄膜檢測這一關(guān)鍵技術(shù)，屬于我國長期被“卡脖子”的技術(shù)。

磁性芯片生產(chǎn)過程中，需將納米磁性薄膜均勻鋪在晶圓（制作硅半導體集成電路所用的襯底）上。確保所有晶圓完全“躺平”有多難？——相當于在北京的海淀區(qū)地面上均勻鋪滿5層厚的小米粒，且須完全平整，因此，檢測薄膜的平整度尤為關(guān)鍵。

6月24日，北航集成電路學院科研人員利用其研發(fā)的晶圓級磁光克爾測試儀，通過微小的磁性針尖在在5個原子層厚的納米磁性薄膜上寫下“100年，中國‘芯'”，慶祝中國共產(chǎn)黨建黨100年。

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北航集成電路學院科研團隊研發(fā)的晶圓級磁光克爾測試儀，對比國外同類設備，這臺儀器在測試精度和速度等方面進行了技術(shù)革新，實現(xiàn)了自主創(chuàng)新突破。

據(jù)了解，該儀器現(xiàn)已應用于科研領(lǐng)域，且預計于今年10月在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域投入商用。

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中國核聚變研究獲得重大突破

2021年月，中國的“人造太陽”，在1.2億攝氏度下，成功“燃燒”101秒！這標志著我國核聚變研究又獲得重大突破，也為人類獲得可控核聚變能源，奠定了商用的物理和工程基礎(chǔ)。

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什么是核聚變？當兩個輕原子融合為一個重原子時，反應的過程會產(chǎn)生一點點的質(zhì)量虧損，而這損失的一點點物質(zhì)會變成巨大的能量釋放出來，這就是核聚變。

氫彈，運用的就是核聚變技術(shù)。

但要產(chǎn)生核聚變，得在高溫高壓的環(huán)境下，比如，在太陽中心，氫可以在1500萬度K的高溫和2000億個大氣壓的高壓下聚變成氦。而在地球上沒有那么高的壓強，要發(fā)生聚變，溫度就需要達到上億度。因此，在地球上實現(xiàn)核聚變是非常難的。

而中國的“人造太陽”，恰恰就把可控核聚變，做到了1億度高溫，還堅持了101秒。要知道，最開始時，人類只能做過50毫秒。

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中國將光的存儲時間提升至1小時

2021年4月，我國科學家在光量子存儲領(lǐng)域取得重要突破，將光的存儲時間提升至1小時，大幅刷新了2013年德國團隊光存儲1分鐘的世界紀錄，向?qū)崿F(xiàn)量子存儲器，即量子U盤邁出重要一步。

光存儲是件很難的事情，因為反射率的存在，光線每一次的反射都會損失掉一部分能量，即使假設你的平面鏡反射率高達99.9%，在一米寬的箱子當中，光線在一秒鐘就反射了15×10^9次，光線連一秒都儲存不住。

而聰明的中國科學家們通過調(diào)節(jié)介質(zhì)的折射率將光的速度降下來，然后用能量狀態(tài)低的晶體將光線吸收，光就會被“刻”入晶體當中，當晶體的電子處于有規(guī)律的往復躍遷時，光束就會被晶體牢牢束“縛住”，只能在晶體間不斷震蕩�？茖W家就是利用這個巧妙的方法，成功將光線儲存一個小時，打破之前德國科學家一分鐘的記錄。

科學家將600m的光脈沖儲存在這個只有5mm厚的晶體當中

光是現(xiàn)代信息傳輸?shù)幕�本載體，光纖網(wǎng)絡已遍布全球。光的存儲在量子通信領(lǐng)域尤其重要，因為用光量子存儲可以構(gòu)建量子中繼，從而克服傳輸損耗建立遠程通信網(wǎng)。

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中國首條采用移動閉塞系統(tǒng)的重載鐵路成功運行

6月19日，我國重載鐵路技術(shù)實現(xiàn)重大突破性進展。我國采用移動閉塞技術(shù)體系的重載列車成功發(fā)車運行，標志著朔黃鐵路成為我國第一條采用移動閉塞系統(tǒng)的重載鐵路。

移動閉塞是國際鐵路公認的提升安全指標和提高運輸效率的最佳控制系統(tǒng)，通過控制同一條鐵路上多列列車安全間隔時間，防止列車追尾事故的發(fā)生。

朔黃鐵路重載移動閉塞系統(tǒng)，歷經(jīng)八年的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、核心設備研制及裝備研究，擴大試驗與工程化應用研究，實現(xiàn)了符合我國實際運營需求的重載移動閉塞體系、面向重載鐵路復雜場景的移動閉塞安全防護技術(shù)、基于無線通信和北斗衛(wèi)星的重載列車再定位技術(shù)、面向重載移動閉塞的全過程安全綜合保障技術(shù)的“四個創(chuàng)新”，為重載鐵路運能和效率提升提供了成套解決方案。

07

中國能源裝備領(lǐng)域獲重大突破

今年我國首臺套然氣長輸管道國產(chǎn)30兆瓦級燃驅(qū)壓縮機組成功鑒定驗收。該機組性能完全滿足我國天然氣管道的建設與運行要求，達到了國際先進水平，實現(xiàn)了我國能源裝備領(lǐng)域的重大突破。

燃氣輪機驅(qū)動壓縮機組(簡稱“燃驅(qū)壓縮機組”)表現(xiàn)出了良好的性能和運行可靠性，其性能達到了國際同類產(chǎn)品先進水平，關(guān)鍵生態(tài)指標——氮氧化物排放優(yōu)于進口現(xiàn)役機組。在可靠性方面，“千小時故障停機次數(shù)”指標也優(yōu)于進口機組同期水平。

長期以來，我國沒有成熟的大功率工業(yè)型燃氣輪機產(chǎn)品，國內(nèi)天然氣長輸管道燃驅(qū)壓縮機組長期依賴進口，設備采購和運行維護費用居高不下，國家能源輸送受制于人。而30兆瓦級燃驅(qū)壓縮機組的研制成功，打破了國外技術(shù)壟斷、填補了國內(nèi)空白，對于實現(xiàn)能源核心裝備自主可控、保障國家能源戰(zhàn)略安全具有重要意義。

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中國研發(fā)全球最大量子比特數(shù)的超導量子體系「祖沖之號」

5月8日，全球最大量子比特數(shù)的超導量子體系，在中國誕生了！

這無疑是一次重大突破：中國科學家成功研發(fā)出62比特的超導量子計算原型機「祖沖之號」，目前國際上超導量子比特數(shù)量最多，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了可編程的二維量子行走。

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二維超導量子比特芯片示意圖, 每個橘色十字代表一個量子比特，圖源：科研團隊

“祖沖之號”究竟有多領(lǐng)先？

以前谷歌的“量子計算機”，不是號稱實現(xiàn)“量子霸權(quán)”了嗎？它僅僅用了短短200秒，就完成世界最強大的超級計算機花費1萬年所需的計算量，計算速度堪稱“恐怖”！但與“祖沖之號”相比，谷歌的“量子計算機”不過如此。

衡量“量子計算機”的能力，主要是它能夠操縱的超導量子比特數(shù)量，量子比特數(shù)量越多，量子計算機的能力就越強，而且還是指數(shù)級地增強。谷歌“量子計算機”可操縱的超導量子比特數(shù)量，是53個，“祖沖之號”能達到62個，比谷歌的多出9個！

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中國現(xiàn)場光纖量子通信突破500公里量級

近日，中國科大潘建偉團隊創(chuàng)世界紀錄，我國現(xiàn)場光纖量子通信突破500公里量級。

潘建偉團隊利用中科院上海微系統(tǒng)所尤立星小組研制的超導探測器，基于“濟青干線”現(xiàn)場光纜，突破現(xiàn)場遠距離高性能單光子干涉技術(shù)，分別采用激光注入鎖定實現(xiàn)了428公里雙場量子密鑰分發(fā)（TF-QKD），同時利用時頻傳遞技術(shù)實現(xiàn)了511公里TF-QKD。

圖片來源：中國科學技術(shù)大學官網(wǎng)

該研究成果成功創(chuàng)造了現(xiàn)場光纖無中繼QKD最遠距離新的世界紀錄，在超過500公里的光纖成碼率打破了傳統(tǒng)無中繼QKD所限定的成碼率極限，即超過了理想的探測裝置（探測器效率為100%）下的無中繼QKD成碼極限。

上述的工作在實際環(huán)境中證明了TF-QKD的可行性，并為實現(xiàn)長距離光纖量子網(wǎng)絡鋪平了道路。

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我國初步掌握火箭長筒段研制技術(shù)

2021年2月，我國首個3.35米直徑火箭長筒段貯箱在八院800所問世，經(jīng)過各項檢測和強度試驗考核合格，基本具備工程應用條件。

該貯箱采用了5米級長筒段，首次實現(xiàn)了國內(nèi)近2米級筒段向5米級筒段的重大跨越，標志著我國已初步掌握長筒段研制技術(shù)，火箭在高質(zhì)量、高效率、低成本研制上又取得重大突破。

長筒段將現(xiàn)有多個筒段整合為一，有效提高了火箭結(jié)構(gòu)的可靠性。尤為重要的是，生產(chǎn)效率可提高30%以上，研制成本可降低20%以上。

結(jié)語：

2021年，中國在極端的國際大環(huán)境中取得優(yōu)異成績，在一系列重大科技和高端制造領(lǐng)域取得重大突破，是偶然也是必然。未來，期待更多中國的先進設備面世，也期待祖國經(jīng)濟踏上新征程，實現(xiàn)新突破。