1YR企业会员
发布人：尚澜气体（上海）有限公司
发布日期:2026/1/29 12:37:05
同位素在量子计算中的应用主要体现在 量子比特（qubit）材料与器件制备 上，核心是利用不同同位素在 核自旋、电子环境及材料纯度 上的差异来提升量子计算机的性能。
背景：量子比特（如超导量子比特、半导体自旋量子比特）对环境噪声非常敏感。材料中的核自旋会导致磁场涨落，从而破坏量子比特的相干性。
应用：
硅同位素：天然硅中含有约 4.7% 的 Si-29，其核自旋为 1/2，会引入磁噪声。通过同位素纯化，使用接近 100% 的 Si-28（核自旋=0），可显著延长自旋量子比特的相干时间（可从毫秒级延长至秒级）。
金刚石氮空位中心（NV centers in diamond）：天然碳中约 1.1% 的 C-13 具有核自旋 = 1/2，会产生退相干。通过制备高纯度 C-12 金刚石，可显著提高 NV 中心的相干时间。
核自旋同位素 可以作为 量子存储器：
例如在硅中，稀有的 Si-29 可以作为单个核自旋存储量子信息。
在 NV 中心系统里，附近的 C-13 核自旋 可以作为辅助量子比特或量子存储器，实现量子态的长时间保存。
同位素差异 → 超精细相互作用不同
不同同位素的核自旋数不同，从而改变电子-核相互作用（hyperfine interaction）。
这可用于 可控量子门设计 或 精密量子传感器 的优化。
例如：在磷掺杂硅（Si:P）中，磷-31（核自旋=1/2）的核自旋可作为额外的量子比特，帮助电子自旋量子比特进行操作和存储。
在某些量子光学系统里（如稀土离子掺杂晶体 Yb, Eu, Pr 等同位素），不同同位素的核自旋跃迁能级不同，可以作为量子通信中的 可寻址频率通道，有利于构建多通道量子存储和量子中继。
✅同位素在量子计算中的应用主要有：
材料纯化（去掉有核自旋的同位素 → 降低退相干，延长相干时间）。
同位素核自旋 本身作为 量子比特或量子存储单元。
调控量子器件特性（通过改变超精细相互作用）。
量子通信 中作为多通道频率资源。
Si-28 高纯硅目前在半导体量子比特研究中非常重要，能显著提升量子相干时间。
C-12 高纯金刚石用于制备氮空位中心（NV center），在量子计算和量子传感都有应用。
C-13虽然会引入退相干，但作为核自旋资源，可以用作辅助量子比特。
P-31掺杂硅体系里的典型核自旋量子比特。
稀土同位素（如 Eu-151, Eu-153, Yb-171）常用于量子通信和量子存储研究。
科研用同位素 并不是一般渠道能随便买的，它们往往是 定制材料，价格取决于纯度、形态（气体、靶材、单晶）、需求量。
Si-28 单晶（>99.9% 纯度）：价格在 数万美元/公斤
C-12 高纯金刚石单晶：实验室级别通常 上万美元/克拉。
C-13、P-31 等常见稳定同位素：通常几百到几千美元/克（但科研级会更贵）。
稀土同位素（Yb-171 等）：由于丰度低和分离困难，价格可能更高。
Si-28 单晶（>99.9% 纯度） 的价格为何这么贵？
纯度等级
普通富集（~99%）：价格相对低一些。
超高纯度（>99.99%，甚至 99.999%）：需要复杂的离心分离 + 区熔提纯工艺，价格会成倍上涨。
形态
粉末、块材：相对便宜。
外延片、单晶片（wafer）：价格更高，因为需要高端半导体工艺加工。
需求规模
实验室级少量采购（几克～几十克），单价最高。
如果是国家级量子研究计划的大规模定制（公斤级以上），单价会有一定下降。
Si-28 粉末/块材，99%+：几千到一万美元/克。
Si-28 单晶（>99.9%）：大约 2–5 万美元/公斤。
Si-28 高纯外延片/wafer（99.99%+）：一片（4–6 英寸）可能就要 几千美元甚至上万美元。
（相比之下，天然硅单晶只要几十～几百美元/公斤，可见价格差距巨大。）
Si-28 是量子计算材料里最“硬通货”的同位素，因为它能显著延长硅自旋量子比特的相干时间。
对科研团队来说，采购成本非常高，一般只有国家实验室、大型半导体厂商或国际合作项目能批量使用。
尚澜气体供应特种气体以及稳定同位素和放射性同位素：
碳13系列：碳13二氧化碳、碳13一氧化碳、碳13甲烷、碳13尿素，混配气等；
氮15系列：氮15氮气、氮15笑气，氮15一氧化氮，混配气；
氧18系列：氧18氧气、氧18二氧化碳、氧18一氧化碳、氧18水（重氧水)、混配气
氘代试剂：重水、氘代氨、氘代甲烷、氘代硅烷（混合气）、氟化氘、氘气、氢氘（HD 97%）等；
放射性同位素（具备辐安证销售许可）：锗镓发生器，氪85，锕225，锶90，Am241，γ放射源，β放射源，α放射源等；
特殊同位素：二氟化氙，氦3（分装1升-100升丰度99.8以上），硅28、氙124、氙129、氙131、钼98、氩36、铁58，金属钛49，钙42，镁26，镍64等；
特种气体：液氦槽分装解决方案、氪气（40升），氖气、氙气（100升起充），丙二烯，丙炔，环丙烷，乙烯基乙炔、六氟丙烷，三氟甲烷，全氟甲烷，一氧化碳，一氧化氮，二氧化氮，三氟化氮，四氯化锗，三氟甲磺酸酐，1-丁炔（70%-80%纯度），丙烯，五氟化碘，五氟化锑，五氟化磷，氦气集装格、（医院各种型号、小核磁、脑磁）核磁共振添加液氦（7×24H配送加装服务），各种比例同位素混合气混配；
详询:0.2升瓶到50升钢瓶均可充装定制。刘经理 13194677939 ➕V
相关新闻资讯
