我国成功量产“世界最纯净硅”，可用于量子计算与先进半导体

量子计算“卡脖子”的关键材料，终于迎来了国产替代的里程碑。

6月15日，中核集团正式宣布，我国科学家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。这一突破，标志着我国在构建自主可控的稳定同位素产业格局方面迈出实质性步伐。

硅-28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。天然硅中存在三种稳定同位素：硅-28（占比约92.2%）、硅-29和硅-30。其中，硅-29因其核自旋不为零，会严重干扰量子比特的相干性，是量子计算的“噪音源”。要将干扰降至最低，必须将硅-28的丰度从92.2%提升至99.99%以上。

这一看似“分毫不差”的目标，背后是物理与工程的双重极限挑战。中核集团核工业理化工程研究院院长姜宏民用一个生动的比喻解释了原理：提纯硅-28不是靠化学反应，而是“像筛豆子一样”，通过极其精密的物理分离技术，将三种同位素分离开——硅-28富集到一侧，干扰同位素分到另一侧。这一过程对设备精度和工艺控制的要求极高，长期被少数发达国家垄断。

长久以来，全球稳定同位素制备技术壁垒极高，我国在量子科技、先进半导体等关键产业链的自主可控长期受制于人。此次突破，被学术界视为“送碳于雪”。中国科学院院士俞大鹏评价称，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。

除了量子计算，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着重要的应用前景。

这一成果由中核集团核工业理化工程研究院研发。值得一提的是，该团队在稳定同位素领域已深耕多年，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，持续推动相关技术的工程化与产业化。

未来，核理化院还将面向核能与核医疗、量子信息、深空探测等领域的重大需求，开展系列化稳定同位素产品的研发。随着关键材料的自主可控，我国在全球量子计算赛道上的竞争力有望迎来质的飞跃。