近日，两个独立的科研团队分别发布了重要研究成果，他们成功开发出基于硅材料的量子计算芯片，这些芯片能够执行量子计算中不可或缺的基础运算。这两项突破性的研究于7月29日共同刊登在权威学术期刊《自然》上。

HRL实验室自豪地展示了一款能够独立运作的硅基量子处理器。这款处理器巧妙地将控制硬件集成于低温恒温器内部，并搭载了一块由商业代工厂精心制造的、可数字编程的定制芯片。图片来源：HRL实验室

在迈向商业化量子计算的征途中，量子处理芯片必须拥有大量的量子比特（qubits，作为信息的基本单位），同时还要实现大规模的生产与集成。硅基纯交换型量子比特因其潜力而被视为实现这一目标的理想候选，然而，当前版本仍需依赖大量布线来与周围的电子器件相连，这一过程中产生的热量却可能对量子比特中存储的宝贵信息构成威胁。

针对这一难题，美国加利福尼亚州的HRL实验室量子团队携手合作伙伴，通过创新地将控制系统集成于同一平台的硅基量子处理器中，成功找到了解决方案。他们巧妙地将电子控制系统维持在低温环境中，与量子计算机本身所处的环境相匹配，从而有效减少了控制电子元件向敏感量子比特传导的热量，确保了计算过程中能够持续执行重复纠错，提升了计算的稳定性与可靠性。

利用这款最多可容纳18个量子比特的处理器，研究团队在7个量子比特上成功观察到了量子纠错协议的实际运作，为量子计算的实用化迈出了坚实的一步。

与此同时，在另一篇独立发表的论文中，荷兰代尔夫特理工大学的Brennan Undseth及其团队则致力于探索利用移动量子比特实现长程相互作用的新途径。他们设计了一种装置，能够在4个静止量子比特（被形象地称为“公交站”）之间来回发送一个移动量子比特。实验结果显示，该芯片成功执行了“多量子比特奇偶校验位测量”，这是量子纠错过程中不可或缺的一环，表明该技术具有改善量子芯片内长程连接途径的巨大潜力。

在一篇同时发表的新闻与观点文章中，英国牛津大学的Natalia Ares指出，尽管硅基量子处理器能否重现传统半导体芯片的辉煌历程尚存未知，但“这些研究无疑凸显了打造实用量子计算机所面临的挑战，这既是工程学上的难题，也是物理学上的探索，同时预示着这一目标正以前所未有的速度向实际应用迈进”。

相关论文详细信息如下：

https://doi.org/10.1038/s41586-026-10754-7

https://doi.org/10.1038/s41586-026-10766-3

（原标题：《科学家成功研制出用于量子计算的硅芯片》）

来源：赵熙熙/中国科学报