在全 球量子計(jì)算高端儀器競爭白熱化的當(dāng)下，我國科研團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵突破。3月23日，深圳國際量子研究院賀煜團(tuán)隊(duì)的最新研究成果登上《自然·納米技術(shù)》，其首次在原子級精度加工的硅基量子芯片上，完成了硅基邏輯量子計(jì)算機(jī)的全棧原型驗(yàn)證，不僅破解了困擾行業(yè)多年的核心技術(shù)難題，更標(biāo)志著我國在硅基量子計(jì)算儀器領(lǐng)域，正式邁入從基礎(chǔ)器件到實(shí)用化系統(tǒng)的關(guān)鍵發(fā)展階段。

作為下一代計(jì)算技術(shù)的核心，量子計(jì)算的實(shí)用化一直受困于環(huán)境噪聲帶來的計(jì)算誤差，容錯(cuò)量子計(jì)算因此成為全 球科研界攻關(guān)的核心方向。在眾多量子計(jì)算技術(shù)路線中，硅基自旋量子比特憑借長相干時(shí)間、高操控精度的優(yōu)勢，以及與現(xiàn)有半導(dǎo)體芯片工藝的高度兼容性，被認(rèn)為是最具產(chǎn)業(yè)化潛力的路線之一。但長期以來，硅基體系下容錯(cuò)邏輯編碼與通用邏輯操作的實(shí)現(xiàn)，始終是阻礙該路線走向應(yīng)用的“卡脖子”難題，也讓硅基量子計(jì)算儀器的研發(fā)陷入瓶頸。

此次賀煜團(tuán)隊(duì)的突破，核心在于將高端精密加工儀器技術(shù)與量子操控技術(shù)深度融合，走出了一條具有自主特色的研發(fā)路徑。團(tuán)隊(duì)摒棄傳統(tǒng)芯片加工模式，采用掃描隧道顯微鏡氫掩膜光刻（STM-HL）技術(shù)，以原子級的超高精度完成硅基量子計(jì)算芯片的制備——這一過程中，掃描隧道顯微鏡作為核心精密加工儀器，其原子級操控能力成為關(guān)鍵，不僅解決了硅基量子比特高精度制備的行業(yè)痛點(diǎn)，更為容錯(cuò)邏輯編碼的實(shí)現(xiàn)提供了堅(jiān)實(shí)的硬件支撐。

不同于以往僅停留在物理量子比特層面的研究，此次團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了從硬件制備到邏輯運(yùn)算的全鏈條突破。在自主加工的硅基芯片上，團(tuán)隊(duì)成功完成[[4,2,2]]邏輯量子態(tài)的容錯(cuò)制備，包括邏輯糾纏態(tài)的精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)，并通過后處理校驗(yàn)技術(shù)，大幅提升了量子態(tài)的保真度；在此基礎(chǔ)上，完整的通用邏輯量子門集演示成功，進(jìn)一步驗(yàn)證了我國在硅基量子計(jì)算儀器核心操控技術(shù)上的成熟度。

團(tuán)隊(duì)首次將硅基邏輯量子比特與實(shí)用量子算法相結(jié)合，完成了國際上首 個(gè)硅基邏輯量子比特的算法落地驗(yàn)證。通過在兩個(gè)邏輯量子比特上運(yùn)行“變分量子本征求解”算法，團(tuán)隊(duì)精準(zhǔn)計(jì)算出水分子的電子基態(tài)能量，計(jì)算結(jié)果與理論值的誤差僅為20毫哈特里，這一精度不僅證明了該技術(shù)路線的可行性，更為后續(xù)達(dá)到化學(xué)精度、實(shí)現(xiàn)實(shí)際場景應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

對于儀器設(shè)備行業(yè)而言，這一突破的價(jià)值遠(yuǎn)超量子計(jì)算領(lǐng)域本身。從技術(shù)創(chuàng)新來看，該成果打破了國外在硅基量子計(jì)算儀器核心技術(shù)上的壟斷，驗(yàn)證了“原子級精密加工+容錯(cuò)邏輯操控”的一體化技術(shù)路徑，為我國高端量子計(jì)算儀器的后續(xù)研發(fā)提供了重要參考，也推動了我國精密微納加工儀器、量子態(tài)檢測與操控儀器等相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)升級。

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看，硅基路線與現(xiàn)有半導(dǎo)體工藝的兼容性，讓硅基量子計(jì)算儀器能夠快速融入我國成熟的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)體系，大幅降低研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化成本，加速高端量子計(jì)算儀器從實(shí)驗(yàn)室走向市場的進(jìn)程。

與此同時(shí)，這一突破還將帶動上下游產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展，上游精密加工儀器、中游量子芯片器件、下游系統(tǒng)集成等環(huán)節(jié)將迎來新的發(fā)展機(jī)遇，為儀器設(shè)備行業(yè)開辟出全新的高端賽道。