硅28、氦3、碳13、氮15、重氧水等同位素在量子计算领域的应用及研究

发布人：尚澜气体（上海）有限公司

发布日期:2026/7/16 15:57:21

量子计算领域是未来发展的一个大方向，对科技发展及国家强大意义重大，不少稳定同位素在量子领域发挥着巨大的优势，尤其是最近硅28的量产化让量子领域名声大噪。

各类同位素对于量子比特退相干、运行噪声高以及稳定性差等核心问题能够给出很好的解决方案，据行内人士说：固态量子芯片、超低温制冷系统以及量子材料研发等诸如此类的领域之中已经被广泛使用。

一、硅28（²⁸Si）：硅基量子芯片高纯基底

硅基量子点被视作对传统半导体工艺具有兼容性的、当前主流的量子计算量产路线，要清楚硅28的核自旋数值为0且不产生磁噪声，从而避免了对于电子自旋比特状态的干扰；

通过同位素提纯制备99.99%以上高丰度硅28，科研人员通过实验得出能够彻底消除核自旋干扰，并由此实现量子比特相干时间的大幅延长，以及操控精度与运行稳定性的提升。

二、氦3（³He）：量子计算超低温核心工质

氦3作为量子计算机所依赖的稀释制冷机之核心特种同位素工质，是非常重要的一环，设备所需要实现的毫开级超低温环境，只有氦3可以做到为超导量子比特与固态量子芯片提供稳定的低温运行条件，研发人员表示所有超导量子体系能够正常工作多亏了氦3。

氦3所具备的超流与拓扑量子特性，使其得以作为一类新型量子介质，被应用于关于拓扑量子比特的研究之中，并由此对容错型量子计算技术的迭代升级形成支撑。

三、贫化锗73：高性能锗基量子比特基材

锗基量子比特所具备的更高电子迁移率以及更强操控性，使其成为下一代高性能量子芯片的一条重要路线，天然锗当中所含有的锗73，其自身所带有的核自旋，易于引发由该核自旋所导致之磁场干扰，而这一磁场干扰的后果，便是造成比特退相干以及精度下降。

采用同位素分离制备的贫化锗73材料，其在降低核自旋噪声与延长相干时间方面的作用得以体现，且这一材料适用于高精度量子逻辑门及量子存储单元之研发过程。

四、自旋同位素：核自旋量子比特载体

部分带稳定核自旋的同位素，可直接作为量子比特载体，核自旋双稳态所对应的量子比特“0、1”能级，因其相干性好、抗干扰强的特点，被用于搭建核自旋量子比特、高精度量子逻辑门以及量子信息存储体系，并适配于前沿低损耗量子计算研究。

五、碳13、氮15、重氧水等：量子材料科研配套

碳13、氮15、重氧水等同位素试剂，其应用领域被主要限定于对量子材料所进行的机理研究以及对量子材料所进行的性能改性，通过同位素示踪技术，得以对超导材料与量子点中的缺陷演变及载流子传输规律进行精准分析，从而辅助新型量子材料配方优化，并为量子硬件性能升级提供实验支撑。

为了适应我国针对量子计算领域的快速发展的需求，我们也大力与国内外同位素厂商合作，为我国在研发量子的科研院校等小规模实验提供各类同位素产品，能够以更低的成本实现更大的产出，如果有需要欢迎随时咨询联系。