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重磅消息!中国再获史诗级突破,振奋程度丝毫不输当年的两弹一星! 中核集团正式官

重磅消息!中国再获史诗级突破,振奋程度丝毫不输当年的两弹一星!

中核集团正式官宣:我国首次实现丰度99.99%以上硅-28同位素自主量产,这一技术突破的分量,堪比当年原子弹研制成功。

6月15日,中核集团核工业理化工程研究院对外发布了这条消息,圈外人可能不太明白这意味着什么,但懂行的人看到这组数字,心里都清楚、中国又啃下了一块硬骨头。

硅这东西,地壳里到处都是,沙子、石头里全有。但天然硅里面混着三个“兄弟”:硅-28占92.2%,剩下的是硅-29和硅-30。

问题就出在硅-29身上,这个同位素的原子核有自旋,做量子计算的时候会像噪音一样干扰量子比特,导致计算没法持续。专家说了,想把量子计算做出来,最好把硅-29全部去掉。

要把硅-29和硅-30剔除干净,传统化学精馏根本行不通,只能用物理方法,气体离心法是最主流的技术路线,但离心机的转速要达到每秒几百米,转子材料的强度、轴承的稳定性、温度控制、真空度,每一个环节都容不得半点差错。稍有不慎,离心机就会报废,前功尽弃。为了攻克这些难题,科研团队花了五年时间反复试验,才找到最优的工艺参数。

说白了,就是要从92.2%的纯度硬生生提到99.99%以上,把剩下那不到8%的杂质几乎全部剔除干净。

这件事的难度有多大?三种硅同位素的化学性质完全一样,差别只是中子的数量不同。普通化学方法根本分不开,得用高精度离心或者激光分离技术。核工业理化工程研究院院长姜宏民打了个比方,提纯硅-28不是靠化学反应把一种变成另一种,而是像筛豆子一样把三种同位素分离开。

全球范围内,能做到这个水平还能量产的,此前只有极少数国家。商用市场长期被国外公司垄断,每克售价几千美元,比黄金还贵两三倍。更关键的是,有钱也不一定买得到——之前国内量子实验室想购进一批,人家只给毫克级样品尝尝鲜,2023年以后更是直接断供,连样品都不给了。

原因不复杂,硅-28不是普通商品,它是下一代算力竞赛的入场券,硅基量子计算要想走向实用化,核心材料就是高纯度的硅-28。除了量子计算,先进制程芯片也离不开它。2纳米甚至更小制程的芯片里,电流密度极高,发热和漏电是最大的难题,高纯度硅-28的热导率比天然硅高不少,能大幅缓解散热问题。

高端导航和计量基准同样需要它,原子钟、惯性导航系统里,硅-28的稳定同位素特性可以大幅提高测量精度。军事上的导弹制导、卫星定位,民用上的高精度测绘,都指着它。以前这些东西完全受制于人,人家一句话就能让整个项目停摆。

在量子计算领域,硅-28基底的量子比特相干时间可以延长数十倍,这意味着量子处理器能执行更复杂的运算,离实用化又近了一大步。在先进芯片制造中,高纯度硅-28制成的衬底,热导率比天然硅高出约10%,这对散热要求极高的2纳米以下制程至关重要。

此外,惯性导航系统里,硅-28的密度均匀性更好,能显著提升陀螺仪的精度,误差可降低一个数量级。

这场突破不是一天两天的事。从2010年99.5%的初步突破,到2025年生产系统建成,再到2026年的量产落地,这场国产超高丰度硅-28的马拉松跑了超过二十年。核理化院利用三十多年稳定同位素研发的技术积淀,接连攻克了设备、系统、控制三个技术难题。

科研团队从底层理论重新建模,摸索技术路线,推翻了十几套设计方案才确定了最优方案。年产公斤级的产能、99.9969%的实测丰度、第三方机构中国计量院的认证,这些数字背后是几代人的心血。

中国科学院院士俞大鹏说,这一突破彻底解决了硅基量子计算“无米之炊”的燃眉之急,中国工程院院士雷增光感慨,这不仅是分离技术的突破,更是实实在在补齐了产业链的关键环节。

量产之后,定价权就攥在自己手里了,核理化院副院长刘成业说得直白,没有自己的产品之前,定价权不在我们手上。实现自主量产后,售价显著低于进口价格,产能释放之后还能进一步往下降。今年下半年,基于国产超高丰度硅-28同位素构建的硅基量子芯片有望公开测量结果。

更重要的是,自主量产意味着我们掌握了定价权和供给权。过去国外供应商随时可以提价、断供,国内企业毫无还手之力。如今产能握在自己手里,不仅满足国内需求,未来还有可能出口到其他友好国家。这对保障国家战略安全、推动前沿科技发展,具有不可估量的价值。

以前那些为了毫克级样品四处求人的日子,一去不复返了,国内量子计算企业不用再看外国人脸色,晶圆厂在先进制程上多了一张底牌,高端导航系统也可以完全国产化。更重要的是,以后其他国家再想拿这个材料来卡中国的脖子,已经没有筹码了。

回看历史,中国被卡脖子的领域太多了,芯片光刻机、航空发动机、高端传感器、工业软件,每一个都是硬骨头。但中国人有个特点,闷头干,干成了再告诉你。从两弹一星到今天的硅-28,这条路走了几十年,每一步都走得不容易,每一步都走得扎实。