科技日报讯 （记者陈丹）继上一年取得纯度高达5个9（99.9998%）的硅后，美国国家规范与技能研讨院的团队又一次刷新纪录：他们运用一项相对简略的技能，出产出了可能是现在纯度最高的硅，该资料99.9999％以上的成分为硅28，仅有不到百万分之一为不确定的同位素硅29。

　　许多量子核算方案需求同位素纯硅，比方用作衬底，在其上嵌入量子位（存储信息的量子比特）。项目负责人、该研讨院物理丈量实验室量子工序和计量学组的乔希·波默罗伊表明，“眼下面对的真实应战是怎么让这种非结晶的高纯度硅成为晶片或外延层所运用的硅的方式”，这是构建有用量子信息体系终究所必需的。在这方面他们已取得了必定的成功，可以让这种高纯度硅成长成为近乎完美的晶体。

　　要满意大部分量子核算意图，需求纯度至少达99.99%的硅28，但这种硅现在还无法经过牢靠的商业来历获取。天然非高纯度硅中含有大约92％的硅28，还有大约4.7％的同位素硅29。但硅29的存在是量子核算有必要战胜的一个难题，因为它会导致量子信息的溃散，也就是量子比特的“退相干”。硅29的含量每削减10倍，相干时刻便可延伸10倍。

　　为了进一步提纯硅28，研讨小组选用了一种相似质谱分析的技能。据物理学家组织网8月13日（北京时刻）报导，他们先用高压将自然界中含量丰厚的硅烷气体中的硅原子电离并萃取出来，然后使其经过磁场，这会导致离子的轨迹曲折，而曲率半径取决于离子的质量，因而硅28和硅29会别离成不同的光束。接着，硅28离子束被引导到一个约1平方厘米的非高纯度硅基底上，以便利搜集硅28离子。比较其他出产高提纯硅的最先进的技能，比方旨在使用一个高纯度硅28制造的完美球体来界说千克规范的世界阿伏伽德罗项目，这种办法要简略得多。

　　不过，不论是经典核算仍是量子核算，都需求具有规矩晶体结构的高纯度硅，这是因为非晶硅充溢悬空键、氧分子和其他杂质，导致其电功能欠安。为了取得晶体硅样品，研讨人员让硅28在一个加热到1250摄氏度高温的非高纯度晶体硅衬底上成长，成果这种高纯度硅简直可以完美地仿照衬底的结构。他们本来估计这个加热过程会下降晶片的纯度，但出人意料的是，当一份样品被升温到600摄氏度时，或许是因为真空压力，其纯度居然提高了10倍，达到了6个9（99.9999%）。这种超高纯度的硅可应用于一切选用硅基量子比特的量子体系。波默罗伊的团队方案经过测验其电子功能，进一步改进并验证这种硅是不是真的有助于坚持相干性。

　　硅有许多同位素，针对硅28这一种同位素的纯化，比制造太阳能电池板的硅晶体那种元素级别上的提纯，在技能难度上高多个数量级。科学家如此费尽心机，为的是削减外部环境效果引起的量子相干性衰减，即退相干。量子核算用到的最重要量子特质就是相干性，然后让互相有关的量子比特串列作为一个全体来动作，假如相干性坚持的时刻不行长，就没办法完结核算。本项研讨企图经过资料革新来延伸退相干时刻，来处理量子高速运算的最核心问题。