近日，国外两所大学的研究人员发明了一种突破性的技术，用于制造高度纯净的硅，这将使强大的量子计算机的发展更进一步。
研究人员表示，利用磷原子的量子位，将其植入纯稳定硅的晶体中，可以克服量子计算中容易受损的量子相干的关键障碍。超纯硅的新技术将会成为制造大规模和高精度量子计算机的理想材料。
研究人员表示：“脆弱的量子相干意味着计算错误会迅速累积。借助我们新技术提供的稳健相干性，量子计算机可以在几小时或几分钟内解决一些传统计算机（甚至是超级计算机）需要花费几个世纪的问题，” 超纯硅使得构建高性能的量子位的设备成为可能，这是向可扩展量子计算机迈出的关键一步。“我们已经成功地创造了构建基于硅的量子计算机所需的关键‘砖块’。这对于开发一种有潜力改变人类命运的技术来说是至关重要的一步。”
图：量子计算机又有新突破
研究人员表示，硅芯片量子计算的巨大优势在于，它使用了与今天计算机芯片相同的基本技术。“目前用于日常计算机的电子芯片由数十亿个晶体管组成，这些晶体管也可以用于创建基于硅的量子位设备。迄今为止，创造高质量的硅量子位在某种程度上受到了起始硅材料纯度的限制。我们在这里展示的突破性纯度解决了这个问题。” 新的高度纯化的硅计算机芯片可以容纳和保护量子位，使其能够维持更长时间的量子相干性，从而实现了复杂计算，大大减少了对纠错的需求。
“我们的技术为可靠的量子计算机铺平了道路，这将在人类社会的各个领域带来重大变革，包括人工智能、安全数据和通信、疫苗和药物设计，以及能源利用、物流和制造业，”
研究人员坚信硅是量子计算机芯片重要的一部分，它可以实现可靠的量子计算所需的持久相干性。
“问题在于，虽然自然产生的硅主要是理想的硅-28同位素，但也有约4.5％的硅-29。硅-29在每个原子核中有一个额外的中子，它就像一个微小的流浪磁铁，会破坏量子相干性并产生计算错误，”他说道。
研究人员将纯度极高的硅-28聚焦高速束射向硅芯片，使硅-28逐渐取代芯片中的硅-29原子，将硅-29从4.5％降低到百万分之二（0.0002％）。
“好消息是，为了将硅纯化到这个水平，我们现在可以使用一个标准的设备——离子注入器——这可以在任何半导体制造实验室找到，我们设计了一个特定的配置，”研究人员称。
