墨尔本大学与曼彻斯特大学合作开发超纯硅芯片 推动量子计算技术

       墨尔本大学与曼彻斯特大学的研究团队成功开发出一种新方法，通过制造超纯硅芯片，显著提升了量子计算机的稳定性和计算精度。这项技术利用磷原子嵌入纯净的硅晶体，作为量子比特（qubits）的基础，通过局部聚焦离子束植入方法，将硅中的杂质硅-29含量减少至两百万分之二，大幅延长了量子相干时间，减少了由杂质引起的相干性丧失问题。该研究已发表于《Communication Materials》期刊，研究团队认为此项创新是实现大规模量子计算的关键一步。

      据项目联合负责人墨尔本大学的David Jamieson教授介绍，量子比特极易受到环境变化的影响，包括温度波动等，即使在接近绝对零度的稳定条件下，传统量子计算机仍无法维持较长时间的量子相干性，而该技术的应用显著延长了量子比特的相干时间，使量子计算机能够解决常规计算机需要数百年才能处理的复杂问题。

      曼彻斯特大学的Richard Curry教授表示，这项创新使构建高性能硅基量子计算机的核心“积木”成为现实，并指出硅是实现大规模量子计算的理想材料。硅的广泛应用性使其能够充分利用现有的半导体技术，为量子计算提供了相对成熟的制造平台。

      此外，研究团队指出，这一超纯硅技术将在人工智能、通信安全、疫苗与药物设计等社会关键领域带来变革性影响。这一研究得到了澳大利亚和英国政府资助，研究团队计划进一步扩展硅量子比特的应用，以支持未来的高性能量子计算系统发展。

参考资料：

1. New super-pure silicon chip opens path to powerful quantum computers | ScienceDaily

2. Ravi Acharya, Maddison Coke, Mason Adshead, Kexue Li, Barat Achinuq, Rongsheng Cai, A. Baset Gholizadeh, Janet Jacobs, Jessica L. Boland, Sarah J. Haigh, Katie L. Moore, David N. Jamieson, Richard J. Curry. Highly 28Si enriched silicon by localised focused ion beam implantation. Communications Materials, 2024; 5 (1) DOI: 10.1038/s43246-024-00498-0

                                                                                                                                                                                           供稿人：韩沛阳，尹璐玲

                                                                                                                                                                                           日期：2024年11月5日

                                                                                                                                                                                           地址：华南师范大学