2025年1月9日EQUSPACE 联盟宣布已从欧洲创新委员会 (EIC) 的 Pathfinder Open 资助计划中获得 320 万欧元，用于推动基于硅的量子技术的开发。除了亥姆霍兹德累斯顿-罗森多夫中心 (HZDR) 外，该项目还汇集了来自三个欧盟国家的四个合作伙伴，并召集了自旋量子比特、光力学和原子硅改性领域的专家，以开发一种新型基于硅的量子平台。
图：在单离子注入机 TIBUSSII（三重离子束超高压单离子注入系统）中，可以将单个掺杂剂逐个原子地注入材料中。
传统计算机核心材料或将在量子计算领域大放异彩
硅是传统计算机的核心材料，但它在量子计算机领域并不太出彩。但是，利用半导体技术开发的价值数十亿欧元的硅基础设施来处理量子比特（量子力学信息单元）却很有前景。相关研究人员表示，自旋量子比特非常适合这项工作。这些量子比特利用杂质原子的自旋特性来处理信息。与其他量子系统相比，它们的特点是能长时间保持稳定以便执行量子力学计算操作。可是，它们并不是商用量子计算机的主力，因为没有合适的耦合和读取机制将它们扩展到可实际应用的水平。EQUSPACE 计划为欧洲的硅基供体自旋量子比特创造一个长远未来。硅基平台通过振动结构中的声波连接基于微小原子自旋的量子比特。同时，半导体技术中的激光和单电子晶体管还将用于量子力学计算结束时读取结果。EQUSPACE最终希望呈现一个完整的量子信息平台，其中包括量子比特、互连和可扩展的控制和读取电子设备。HZDR 在硅量子技术方面积累颇深
HZDR 离子束物理与材料研究所的一个团队将贡献其在硅原子改性方面的专业知识以用于硅基量子平台的应用，并进一步开发可为该项目基础提供所需材料的科学方法。该团队将使用聚焦离子束，用同位素硅-28 局部浓缩超纯硅。与许多其他材料相比，硅-28 的优势在于其原子核没有自旋，不会与磁场或其他粒子的自旋相互作用，从而干扰计算。HZDR 项目经理 Nico Klingner 博士表示，通过用特殊同位素进行有针对性的浓缩，量子态可以在更长的时间内保持稳定。这将允许更复杂的量子操作，我们相信该平台在未来可以胜过传统计算机和其他量子计算机系统。除了同位素纯化外，该团队还在开发供体原子的单离子注入。目的是植入单个铋原子，铋原子自旋形成一个可以指向“上”或“下”的双态系统。量子比特的特殊之处就在于，在极低温度下，两种状态可以同时叠加：自旋可以同时处于“上”和“下”状态的组合。这使得量子计算机可以并行执行许多计算，从而大大提高其计算能力。与其他类型的量子比特（例如基于超导电路的量子比特）相比，供体自旋量子比特的主要优势之一是极具稳定性。供体原子中的自旋不易受到环境干扰，因此量子态可以保持更长时间。这种稳定性对于将量子计算机扩展到更多量子比特至关重要，且不会失去计算的连贯性或精度。项目协调员 Juha Muhonen 教授表示，HZDR 的技术累积，特别是在同位素纯化、半导体植入和应变工程领域是 EQUSPACE 项目成功的基础。欧盟希望加强欧洲在全球量子竞争中的地位
EQUSPACE 联盟包括来自于 University of Jyväskylä、芬兰 VTT 技术研究中心、HZDR、荷兰 NWO 研究所 AMOLF 和芬兰初创企业 SemiQon Oy 的研究人员。此次合作反映了欧洲希望提升在全球量子竞赛中的地位。随着全球科技竞争加剧，欧洲量子产业正面临着来自美国、加拿大和澳大利亚等领先国家的挑战。EQUSPACE 的硅基量子平台开发对于确保欧洲在快速发展的量子技术领域保持竞争力至关重要。凭借EIC的科研资金，EQUSPACE 正在欧洲建立一个强大研究的网络。
关于HZDRHZDR是德国科学院的一部分，位于德累斯顿-罗森多夫的前中央核物理研究所所在地，该研究所成立于 1956 年。随后，于2006 年，更名为Forschungszentrum Dresden-Rossendorf，以强调与德累斯顿市研究基础设施的联系。2011 年，该中心成为亥姆霍兹德国研究中心协会的成员。HZDR由8个研究所组成，分别是离子束物理与材料研究所、德累斯顿高磁场实验室研究所、流体动力学研究所、辐射物理研究所、放射性药物癌症研究所、放射肿瘤学研究所 、资源生态研究所以及亥姆霍兹弗莱贝格资源技术研究所。
[1]https://www.hzdr.de/db/Cms?pOid=73698&pNid=0
