天气 
2026-06-18
我国“纯硅”已实现自主量产 打破量子计算材料瓶颈。我国科学家在稳定同位素富集领域取得关键性突破，首次成功实现丰度超过99.99%的硅-28同位素自主量产，产品关键指标达国际先进水平。这一成果标志着我国在构建自主可控、协同高效的稳定同位素产业格局方面迈出实质性步伐。科研团队表示，这项突破将为我国硅基量子计算芯片的自主研制，以及先进制程半导体、精确导航、计量基准等前沿科技领域的高质量发展提供坚实支撑。
要了解这项科研突破，需要先理解什么是量子计算。我们日常使用的电脑、手机依靠经典逻辑计算，基本单元只有0和1两种状态，而量子计算依托量子叠加、纠缠特性，量子比特可同时承载多种状态，能并行处理海量复杂运算，专攻传统计算机难以攻克的难题。每个点位上所存储的信息和计算量会比常规逻辑计算有指数级的上升，特别适合需要大量并行计算的情况，如天气预报，这需要地面观测数据、卫星观测数据等，去推断一个地区接下来的天气演变，其中涉及的模型和参数变量非常多。
目前，量子计算处于多条技术路线协同推进的过程中，包括超导、硅基量子点、光量子、离子阱等。硅基量子点路线被认为在未来大规模发展量子计算时具有突出优势，因为其制造工艺与当前代际半导体芯片的制造工艺基本一致。
此次科研突破的关键在于高纯硅对硅基量子芯片的重要性。硅是一种非金属元素，天然硅中有三种同位素：硅-28、硅-29和硅-30，其中硅-28占比92.2%，这种同位素可极大降低量子计算中的环境噪声干扰，被誉为“世界上最纯净的硅”。而天然硅中的另一种稳定同位素——硅-29会对量子计算产生干扰。如果把硅-29定义为“杂质”，“杂质”多了，量子计算就会失败。中国科学家直接把硅-28的丰度从自然状态下的92%左右提升到99.99%，并且实现公斤级量产。
硅基量子计算必须用硅-28同位素作为基石，否则很难构建自主完整的量子计算产业，依赖进口会严重受制于人。此外，超高丰度硅-28在先进制程半导体、高端导航、计量基准等前沿领域也有重要应用前景。完成此项突破的中核集团核工业理化工程研究院团队，此前已先后实现钼、碲、镍等12种元素、26种稳定同位素的生产，持续推动稳定同位素分离技术的工程化与产业化。我国“纯硅”已实现自主量产 打破量子计算材料瓶颈！
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