打破海外垄断！我国实现 99.99% 超高纯硅 - 28 同位素自主量产，筑牢硅基量子芯片根基
广西生活网
2026-06-16 18:44:00
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近日，中核集团对外发布重磅科研成果：旗下核工业理化工程研究院完成技术攻关，国内首次实现丰度 99.99% 超高纯硅 - 28 同位素规模化自主量产，产品各项关键性能指标达到国际先进水平，彻底打破海外长期技术封锁与产品垄断，补齐我国硅基量子计算产业链最核心原材料短板。
量子计算被视作下一代信息科技革命的核心赛道，而硅基量子芯片凭借工艺兼容度高、规模化落地潜力大等优势，是全球量子科技研发主流路线。硅元素天然包含硅 - 28、硅 - 29、硅 - 30 三种同位素，常规工业硅中硅 - 28 自然丰度仅 92.2%；其中硅 - 29 原子核自带自旋属性，运行时会产生量子噪声，严重干扰量子比特稳定性，大幅缩短量子相干时间，制约量子芯片运算精度与性能上限。
硅 - 28 原子核自旋为零，可最大程度规避内部噪声干扰，也被业内称作 “全世界纯度最高的硅晶体”，是制备高性能硅基量子比特、量产硅基量子芯片必不可少的核心原料。想要满足量子芯片严苛制造要求，必须将硅 - 28 丰度提纯至 99.99% 以上。但同位素原子质量差异极其微小，超高丰度分离提纯难度堪比 “万粒黄豆里分拣出个别杂豆”，分离工艺、精密装备、提纯体系壁垒极高，长久以来全球仅有极少数国家掌握量产能力，相关产品与技术长期对华限制出口，成为我国自主发展量子计算的 “卡脖子” 难题。
为破解原材料受制于人的困境，核工业理化工程研究院科研团队历时多年集中攻坚，突破多级精密分离、高纯转化、精准富集、杂质深度管控等一系列原创关键工艺，打通从原料预处理、同位素分级分离、高纯精制到成品封装全流程生产线，成功稳定产出丰度超 99.99% 硅 - 28 同位素产品，实现从实验室小试到工业化量产的跨越式突破，填补国内高丰度硅同位素规模化制备领域空白。
中科院院士俞大鹏对此评价，该成果直接解决我国硅基量子芯片研发 “无米之炊” 的瓶颈问题，为多比特硅基量子芯片迭代研制、规模化量子比特调控落地扫清原材料障碍，为国内量子计算整机迭代、算法研发、产业化试点提供完全自主可控的材料保障。
除量子信息领域外，超高纯硅 - 28 同位素应用场景十分广阔。在先进半导体领域，可支撑超高精度先进制程晶圆研发；在计量科学、原子基准标定、高端惯性导航、基础物理前沿研究等方向具备不可替代的应用价值；同时也将带动我国稳定同位素产业整体升级，完善钼、碲、镍、硅等多品类同位素自主供给体系，服务高端医疗、环境溯源、核安保等多个战略性产业发展。
中国工程院院士雷增光表示，此次硅 - 28 同位素量产突破，不仅是单一新材料的技术胜利，更是我国量子信息上游基础材料产业链自主可控的关键一步。下一步，项目团队将持续优化产能规模、压缩生产成本、迭代产品纯度等级，推动超高纯硅 - 28 同位素市场化批量供货，助力我国量子科技产业摆脱外部材料掣肘，在全球量子竞争赛道抢占先发优势，为数字经济、前沿半导体、国家战略科技长远布局夯实底层材料底座。
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