一项量子精密测量技术，荣获国家科学技术进步奖一等奖

7月8日，国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重举行，2025年度国家科学技术奖获奖名单在会上揭晓。中国科学院物理研究所陈立泉院士和中国电子科技集团贲德院士，荣获国家最高科学技术奖。

量子科技领域中，“量子化光晶格常数的纳米计量关键技术及集成电路应用”荣获国家科学技术进步奖一等奖。

本项目主要完成人：程鑫彬，邓晓，李同保，段立峰，张文涛，黄鹭，王建波，雷李华，孙刚，杨朝兴，王占山，殷聪，薛栋柏，林子超，马艳。

主要完成单位：同济大学，上海御微半导体技术有限公司，中国计量科学研究院，桂林电子科技大学，上海市计量测试技术研究院（中国上海测试中心、华东国家计量测试中心、上海市计量器具强制检定中心）。

据同济大学物理科学与工程学院发布新闻，项目团队历经二十余年攻关，制造出一系列纳米级长度和角度国家一级标准物质，为集成电路等纳米制造领域提供了用于仪器校准与标定的“精准标尺”。

图片来源：同济大学物理科学与工程学院

纳米计量是实现纳米制造准确性的前提和保障。项目团队抓住国际单位制（SI）量子化变革的机遇，发明了量子化光晶格常数的纳米计量技术，缩短了纳米计量传递链，提升了扁平化水平，更适用于解决产业应用问题。

一把精准的量子化纳米标尺，其刻度归根结底由原子构成。原子在固定位置，只有排列得越整齐，刻度才越精准，纳米标尺就越准确。可是，如何让亿万个原子准确均匀一致地排列到量子化常数的固定位置上呢？

基于量子化光晶格常数的纳米标尺高精度制造技术

项目团队创新采用了“量子化光晶格”技术。“量子化”，源于铬原子在真空中的量子跃迁波长——天然的量子化纳米常数。利用光频梳把激光锁定在这个量子化波长上，两束相向而行的激光便在空间中叠出一列明暗相间、周期恒定的驻波，这就是“量子化光晶格”——宛如一副用光铸成的“模具”，格点周期（即晶格常数）恰好等于量子化激光波长的一半，与铬原子的量子化跃迁波长这一自然常数牢牢“锁定”。

量子化光晶格常数物化纳米标准物质的精密装置

随后，经激光横向冷却而“安静”下来的铬“冷原子”穿过光晶格，被光场逐一引导、落位到格点之上，在基底上生长出一排排整齐的刻线。刻度不是机器刻出来的，而是原子照着自然界常数这张“图纸”自己“站”出来的——机器会磨损、会漂移，但自然界常数不会，因此刻度天然就是精准的、一致的。

基于上述原理，项目团队创建了量子化光晶格物化为直接溯源光栅标准（纳米标尺）的超稳制造技术和装置，系列光栅获批5项国家一级标准物质。纳米长度标准物质的三年长期稳定性、样品间一致性均达到皮米量级（0.001纳米）水平，还首次建立了我国纳米尺度下的角度标准物质。精准的“纳米标尺”可为集成电路等先进纳米制造的校准与标定提供有力支撑。

项目团队创新了直接溯源至量子化光晶格常数的系列纳米计量仪器，研发了环境鲁棒的现场校准装置，支撑“我国首批高端仪器装备计量测评装置研制成功”。项目团队发明了晶圆级标准片制造和定值的嵌入式溯源技术，研制了系列晶圆级标准片，其中三类获批国家二级标准物质，为国产集成电路量检测设备自主研发提供了纳米计量保障，2025年也入选工信部第一批先进适用技术名单。

2024年1月，经国家市场监督管理总局批准，以同济大学为主体的“国家集成电路微纳检测设备产业计量测试中心（上海）”正式启动筹建，成为全国集成电路领域首批获批筹建的国家级产业计量测试中心之一；研究团队也获评首批“国家级计量创新团队”。