我国率先完成硅基逻辑量子计算机原型验证

在全 球量子计算高端仪器竞争白热化的当下，我国科研团队实现关键突破。3月23日，深圳国际量子研究院贺煜团队的最新研究成果登上《自然·纳米技术》，其首次在原子级精度加工的硅基量子芯片上，完成了硅基逻辑量子计算机的全栈原型验证，不仅破解了困扰行业多年的核心技术难题，更标志着我国在硅基量子计算仪器领域，正式迈入从基础器件到实用化系统的关键发展阶段。

作为下一代计算技术的核心，量子计算的实用化一直受困于环境噪声带来的计算误差，容错量子计算因此成为全 球科研界攻关的核心方向。在众多量子计算技术路线中，硅基自旋量子比特凭借长相干时间、高操控精度的优势，以及与现有半导体芯片工艺的高度兼容性，被认为是最具产业化潜力的路线之一。但长期以来，硅基体系下容错逻辑编码与通用逻辑操作的实现，始终是阻碍该路线走向应用的“卡脖子”难题，也让硅基量子计算仪器的研发陷入瓶颈。

此次贺煜团队的突破，核心在于将高端精密加工仪器技术与量子操控技术深度融合，走出了一条具有自主特色的研发路径。团队摒弃传统芯片加工模式，采用扫描隧道显微镜氢掩膜光刻（STM-HL）技术，以原子级的超高精度完成硅基量子计算芯片的制备——这一过程中，扫描隧道显微镜作为核心精密加工仪器，其原子级操控能力成为关键，不仅解决了硅基量子比特高精度制备的行业痛点，更为容错逻辑编码的实现提供了坚实的硬件支撑。

不同于以往仅停留在物理量子比特层面的研究，此次团队实现了从硬件制备到逻辑运算的全链条突破。在自主加工的硅基芯片上，团队成功完成[[4,2,2]]逻辑量子态的容错制备，包括逻辑纠缠态的精准实现，并通过后处理校验技术，大幅提升了量子态的保真度；在此基础上，完整的通用逻辑量子门集演示成功，进一步验证了我国在硅基量子计算仪器核心操控技术上的成熟度。

团队首次将硅基逻辑量子比特与实用量子算法相结合，完成了国际上首 个硅基逻辑量子比特的算法落地验证。通过在两个逻辑量子比特上运行“变分量子本征求解”算法，团队精准计算出水分子的电子基态能量，计算结果与理论值的误差仅为20毫哈特里，这一精度不仅证明了该技术路线的可行性，更为后续达到化学精度、实现实际场景应用奠定了基础。

对于仪器设备行业而言，这一突破的价值远超量子计算领域本身。从技术创新来看，该成果打破了国外在硅基量子计算仪器核心技术上的垄断，验证了“原子级精密加工+容错逻辑操控”的一体化技术路径，为我国高端量子计算仪器的后续研发提供了重要参考，也推动了我国精密微纳加工仪器、量子态检测与操控仪器等相关领域的技术升级。

从产业发展来看，硅基路线与现有半导体工艺的兼容性，让硅基量子计算仪器能够快速融入我国成熟的半导体产业体系，大幅降低研发和产业化成本，加速高端量子计算仪器从实验室走向市场的进程。

与此同时，这一突破还将带动上下游产业链的协同发展，上游精密加工仪器、中游量子芯片器件、下游系统集成等环节将迎来新的发展机遇，为仪器设备行业开辟出全新的高端赛道。