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首次成功实现丰度超过99.99%的硅-28同位素自主量产，产品关键指标达到国际先进水平。
6月15日，我国科学家在稳定同位素富集与高纯硅制备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。这将为我国硅基量子计算核心材料的自主研制以及先进制程半导体、高端导航、计量基准等前沿科技领域高质量发展提供坚实支撑。
硅-28作为硅的稳定同位素，因原子核自旋为零、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”，是硅基量子芯片不可或缺的核心材料。该产品由中核集团旗下中国原子能工业有限公司所属核工业理化工程研究院研制生产。
此次突破正值《核技术应用产业高质量发展三年行动方案（2024—2026年）》收官之年，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，有力推动了我国核技术应用产业从“点状突破”向“链式发展”跃升。
中国科学院院士俞大鹏指出，这一突破彻底解决了硅基量子计算“无米之炊”的燃眉之急，为我国硅基量子计算实现规模化比特操控铺平了道路。
中国工程院院士雷增光表示，高丰度硅-28同位素制备从开始技术攻关到此次量产落地，凝聚了科研团队多年的心血，具有里程碑意义。除了硅-28，核理化院后续还将面向核能与核医疗、航空航天、量子信息、粒子物理、深空探测等领域的重大需求，开展系列稳定同位素产品的研发。
稳定同位素不仅是支撑前沿科技与国家安全的关键基础材料，在核医学成像、精准放疗、核安保溯源、环境追踪、基础物理研究等领域也具有不可替代的战略价值。长期以来，全球稳定同位素制备技术高度集中、壁垒极高，已成为制约我国量子科技、先进半导体、高端医疗装备等关键产业链自主可控的重要环节。
在国家原子能机构指导支持下，中核集团始终锚定“四个面向”，服务国家战略需求，充分发挥核技术应用产业链“链长”作用，以核技术应用产业链共链行动为抓手，牵头凝聚上下游创新合力，形成了一批以核理化院、秦山核电基地、核动力院、原子能院、海得威等为主的同位素生产基地。
特别是核理化院项目团队持续推动稳定同位素技术的工程化与产业化，攻克同位素分离、纯化、转化等一系列国际尖端技术难题，先后实现了钼、碲、镍、锌、硅、镱等12种元素、26种稳定同位素生产，加快构建从基础研究到产业转化的全链条创新体系，以高水平科技自立自强助力国家战略性新兴产业高质量发展。
工业化生产硅基量子芯片保真度超99%
去年9月，据新一期《自然》杂志报道，澳大利亚新南威尔士大学的量子技术初创公司Diraq与欧洲微电子研究中心（imec）合作，证明在半导体工厂生产的硅基量子芯片保真度可超过99%，与在实验室环境制作的保真度相当。这一突破标志着量子计算机向“实用规模”迈出关键一步。
长期以来，硅基量子计算被认为是最有希望实现大规模应用的路线之一。它既能在单个芯片上集成数百万量子比特，又能直接利用成熟的半导体工艺。但此前，学界和业界尚未证明，在工业化环境中生产量子芯片，能否达到像在实验室那样的高保真度。
Diraq创始人兼首席执行官、UNSW工程学院教授安德鲁·祖拉克表示，现在已经证明，Diraq的芯片与使用数十年的制造工艺完全兼容。
研究团队在论文中指出，由Diraq设计、imec制造的器件，在执行涉及两个量子比特的逻辑操作时，保真度超过99%。双比特逻辑门是量子计算的基本构件，其可靠性被视为量子计算机走向大规模容错的关键指标。
美国国防高级研究计划局正在推进“量子基准计划”，要求包括Diraq在内的18家公司证明能否达到“实用规模”目标。所谓“实用规模”，是指量子计算机在商业价值上超过其运行成本。专家认为，实现这一水平至少需要在芯片上稳定操控数百万量子比特，以抵消量子态极易出错的弱点。
祖拉克介绍说，此次成果表明，硅基量子芯片可依托现有CMOS工艺进行大规模制造，从而在降低成本的同时实现高保真度，为研制数百万比特级量子计算机开辟了可行路径。
此前，Diraq与imec已展示，利用常规半导体工艺制造的量子比特在执行单比特操作时，保真度可达99.9%。然而，要支撑真正的量子计算能力，还必须在双比特操作中实现高保真度。此次突破正是填补了这一关键空白。
