中核集团旗下核工业理化工程研究院正式发布重大科研成果：国内首次实现丰度超 99.99% 高纯硅 – 28 同位素公斤级稳定量产，产品经中国计量院第三方权威认证，实测丰度高达 99.9969%，核心性能指标全面达到国际先进水平，一举打破海外长期技术垄断，补齐我国量子芯片上游核心材料关键短板。

量子计算是新一轮科技革命核心赛道，硅基量子芯片因可兼容现有成熟半导体产线，是当前最具备规模化落地潜力的量子计算路线。天然硅包含硅 – 28、硅 – 29、硅 – 30 三种同位素，其中硅 – 29 原子核自带自旋，会持续产生磁噪声，大幅缩短量子比特相干时间，直接造成量子运算失真失效。而硅 – 28 原子核自旋为零，几乎无本征干扰，被业内称作 “世界上最纯净的硅”，是制造高保真硅基量子衬底、搭建稳定量子比特的刚需基底材料，相当于量子芯片的 “地基”。

长期以来，超高丰度硅同位素分离工艺壁垒极高，提纯富集难度堪比 “万千同质颗粒中精准分拣微量目标组分”，全球仅有极少数国家掌握规模化制备能力，国内量子科研机构长期面临高端硅 – 28 供给受限、采购成本高昂的 “无米之炊” 困境，制约多比特硅基量子原型机研发进度。

此次量产突破历时二十余年持续攻关。从上世纪 80 年代稳定同位素技术布局起步，科研团队先后攻克微量分离、高精度提纯、自动化连续生产三大世界级工程难题：2010 年实现 99.5% 丰度样品制备，2024 年建成高丰度硅 – 28 实验线产出达标试样，2025 年完成整套生产系统安装调试与工艺定型，2026 年正式打通从原料预处理、同位素富集到高纯成品制备的全流程自主产线，稳定实现公斤级规模化供货能力。

中国科学院院士俞大鹏评价，高丰度硅 – 28 自主量产落地，从源头解决硅基量子计算核心材料卡脖子难题，为国内科研团队开展百比特、千比特硅基量子芯片研发扫清原材料障碍，大幅缩短国产通用硅基量子计算机研发周期。中国工程院院士雷增光表示，该成果不只是单一材料技术突破，更是我国稳定同位素产业实现自主可控的标志性节点，打通了量子信息产业链上游关键一环。

除量子芯片核心应用外，高纯硅 – 28 具备广阔跨界产业价值：在先进半导体领域可提升芯片导热效率与长期稳定性；在精密计量领域用于制备国际千克基准硅球，支撑阿伏伽德罗常数精准标定；同时适配高端原子导航、基础物理前沿实验等战略领域，形成 “量子 + 半导体 + 计量” 多赛道协同支撑格局。

据核理化院项目负责人介绍，下一步团队将持续扩产提质，同步推进硅 – 28 单晶衬底、量子级硅晶圆配套工艺研发，面向国内量子企业、高校科研院所搭建稳定供货渠道，构建从同位素原料到量子芯片衬底的完整国产产业链条。依托《核技术应用产业高质量发展三年行动方案（2024—2026 年）》政策支撑，我国稳定同位素产业将从单点技术突破转向全链条产业化发展，为量子科技、先进集成电路等前沿领域自主创新提供持续材料保障。

业内专家指出，高丰度硅 – 28 量产成功，标志我国在量子底层材料领域建立起独立供给体系，彻底摆脱海外材料限制，为抢占全球硅基量子计算产业赛道、打造自主可控量子信息产业生态筑牢坚实根基，对保障我国量子科技领域产业链供应链安全、加快高水平科技自立自强具备重大战略意义。