科学家制成“世界上最纯净的硅”，量子计算机真的要来了

2024年5月7日，英国曼彻斯特大学和澳大利亚墨尔本大学的研究人员在《自然·通讯材料》发表了一项重大突破，他们通过聚焦离子束（FIB）技术，实现了对28Si的高度富集，制造出超纯的硅，为构建可扩展的量子计算机提供了新的可能。这标志着量子计算机平台的稳定性得到了重要支撑。

尽管量子计算的概念往往难以理解，但它却与我们生活中的许多现象有关，如“量子力学时刻”。量子计算与经典计算不同，它遵循量子力学原理，利用量子比特的叠加和纠缠特性，理论上能突破经典计算的限制。

量子比特是量子计算的核心，与经典比特不同，它可以同时处于0和1的叠加状态，甚至存在量子纠缠现象，类似于可以同时处于多个状态的“开关旋钮”。这种特性使得量子计算机在处理特定问题时展现出超越经典计算机的计算能力。

尽管技术路径多样，包括超导、离子阱、半导体等，目前尚未有单一技术能满足实用需求，但谷歌和中国科学技术大学等机构已取得显著进展。谷歌的“悬铃木”量子计算机在2019年展示了量子霸权，而中国科大团队的“九章”系列则不断刷新纪录，展示了在量子领域的重要地位。

硅基量子计算，特别是通过聚焦离子束技术制造出的超纯硅，是量子计算材料研究的关键。它利用硅的半导体特性，通过精确操控硅中的电子来实现量子比特操作，有望在众多领域带来变革。研究团队通过精密技术，显著降低了硅-29和硅-30的干扰，确保量子比特的性能。

这项突破性工作预示着量子计算的实用化和规模化正在接近，它将深刻影响未来的世界，如新材料设计、人工智能等地方。随着科技的进步，量子计算机的发展前景令人期待。