我國攻克硅基量子芯片關(guān)鍵材料
2026年6月15日消息，我國在穩(wěn)定同位素富集技術(shù)領(lǐng)域取得重大進(jìn)展，科研團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)豐度超99.99%硅-28同位素自主量產(chǎn)，產(chǎn)品各項(xiàng)關(guān)鍵性能指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水準(zhǔn)。這一成果不僅補(bǔ)齊了硅基量子芯片的核心材料短板，也為我國打造自主可控、高效協(xié)同的穩(wěn)定同位素產(chǎn)業(yè)體系奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。硅作為應(yīng)用廣泛的非金屬元素，天然狀態(tài)下包含硅-28、硅-29、硅-30三種同位素，其中硅-28的自然占比約為92.2%。憑借特殊的物理特性，硅-28能夠大幅削減量子計(jì)算運(yùn)行過程中的環(huán)境噪聲干擾，被稱作“世界上最純凈的硅”，是研發(fā)硅基量子芯片的核心原料。與之相對，硅-29會(huì)對量子計(jì)算系統(tǒng)造成明顯干擾，因此業(yè)內(nèi)必須將硅-28的豐度提升至99.99%以上，才能滿足量子計(jì)算設(shè)備的嚴(yán)苛使用要求。
針對高純度硅同位素制備這一難題，中核集團(tuán)核工業(yè)理化工程研究院牽頭完成技術(shù)攻關(guān)。該院院長姜宏民介紹，硅同位素提純并非通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化元素種類，原理類似于篩選物料：在不改變物料總質(zhì)量的前提下，借助專業(yè)技術(shù)將三種硅同位素精準(zhǔn)分離，讓硅-28完成富集，同時(shí)分揀出硅-29與硅-30，最終達(dá)成超高純度的制備目標(biāo)。
據(jù)了解，超高豐度硅-28的應(yīng)用場景并不局限于量子計(jì)算領(lǐng)域，在先進(jìn)制程半導(dǎo)體、高端導(dǎo)航設(shè)備、精密計(jì)量基準(zhǔn)等前沿科技領(lǐng)域，該材料同樣具備極高的應(yīng)用價(jià)值。此次實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)實(shí)力深厚，在此之前，他們已經(jīng)攻克鉬、碲、鎳等12種元素、共計(jì)26種穩(wěn)定同位素的制備技術(shù)，持續(xù)推進(jìn)穩(wěn)定同位素分離技術(shù)走向工程化、規(guī)模化應(yīng)用，積累了豐富的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)。
業(yè)內(nèi)人士表示，本次硅-28同位素量產(chǎn)技術(shù)的落地，有效破解了我國硅基量子產(chǎn)業(yè)的材料卡脖子問題。隨著該產(chǎn)品逐步投入市場，將全方位助力量子計(jì)算、高端半導(dǎo)體等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，進(jìn)一步提升我國前沿科技領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力與產(chǎn)業(yè)鏈安全水平。