中核集团实现硅-28同位素自主量产：量子芯片的"纯硅"难题，花了二十年

一克价格是黄金的3倍，全球只有少数国家能做。

2026年6月15日，中核集团宣布，其旗下核工业理化工程研究院首次成功实现丰度超过99.99%的硅-28同位素自主量产，产品关键指标达国际先进水平。实测丰度达到99.9969%，获得中国计量院第三方认证，年产能力达到公斤级。

据天眼查官方数据显示，截至目前我国现存在业、存续状态的量子领域相关企业超10.8万家。其中，2026年截至目前新增注册相关企业约1.1万余家，近五年量子领域相关企业注册量持续攀升，2021年至2025年实现阶梯式增长，2025年达到五年新高，整体扩张势头强劲。从区域分布来看，广东省、海南省、北京市量子领域相关企业数量位居前列，分别拥有相关企业超1.5万余家、1万余家和9900余家。

硅-28被誉为"世界上最纯净的硅"，是比钻石还纯净的晶体。核理化院稳定同位素首席专家谢全新透露，目前市面上一克高丰度硅-28的价格是一克黄金的3倍。长期以来，全球稳定同位素制备技术高度集中、壁垒极高，欧洲掌握着全球主要的稳定同位素研发和生产，已成为制约我国量子科技、先进半导体、高端医疗装备等关键产业链自主可控的重要环节。

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为什么是硅-28：量子计算的"静音室"

硅是一种非金属元素，天然硅中有三种稳定同位素：硅-28占比约92.2%，硅-29约占4.7%，硅-30约占3.1%。硅-28的原子核自旋为零，可极大降低量子计算中的环境噪声干扰；而硅-29的原子核自旋会产生局域磁场噪声，对依赖电子自旋或量子点实现量子比特的硅基方案构成致命干扰。

将硅-28丰度从92.2%提升至99.99%以上，意味着每一万个硅原子中，干扰源硅-29原子不到一个。这种纯度提升，直接对应量子比特相干时间的显著延长——毫秒与微秒的差距，对应着成百上千倍的计算能力落差。

中核集团核工业理化工程研究院院长姜宏民介绍，提纯硅-28不是靠物质反应把硅-29变成硅-28，而是像筛豆子一样把三种同位素分离开——硅-28富集到一侧，硅-29和硅-30到另一侧。总量不变，各组分丰度却变了。获取高丰度硅-28的难度极大，如同在黄米里挑出细微差别的小米，需精准识别同位素微小差异并高效汇集，每一步都在挑战物理与工程的双重极限。

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二十年攻关：从99.5%到99.9969%

这不是一蹴而就的突破。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。

核工业理化工程研究院团队此前已先后实现钼、碲、镍等12种元素、26种稳定同位素的生产，持续推动稳定同位素分离技术的工程化与产业化。此次突破正值《核技术应用产业高质量发展三年行动方案（2024—2026年）》收官之年，标志着我国在构建自主可控、协同高效的稳定同位素产业格局方面迈出实质性步伐，有力推动了我国核技术应用产业从"点状突破"向"链式发展"跃升。

中国科学院院士俞大鹏指出，这一突破彻底解决了硅基量子计算"无米之炊"的燃眉之急，为我国硅基量子计算实现规模化比特操控铺平了道路。中国工程院院士雷增光表示，高丰度硅-28同位素制备从开始技术攻关到此次量产落地，凝聚了科研团队多年的心血，具有里程碑意义。

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不止量子计算：硅-28的战略价值版图

硅-28的应用场景不止于量子计算。稳定同位素不仅是支撑前沿科技与国家安全的关键基础材料，在核医学成像、精准放疗、核安保溯源、环境追踪、基础物理研究等领域也具有不可替代的战略价值。

具体来看，硅-28在以下领域具有重要应用前景：量子计算：作为硅基量子芯片的核心基底材料，解决"无米之炊"困境，为规模化比特操控提供材料基础。

先进制程半导体：支撑3nm及以下先进制程，提升芯片稳定性。高纯硅-28可减少晶格缺陷和杂质散射，改善载流子迁移率。

高端导航与计量基准：用于高精度惯性导航系统和时间频率基准，提升导航精度和计量稳定性。核医学与核安保：在核医学成像、精准放疗中作为示踪剂或靶材，在核安保溯源中用于追踪放射性物质来源。

核理化院副院长刘成业表示，对于国家"十五五"规划布局而言，高丰度硅-28自主量产将为量子计算芯片、先进制程半导体等前沿领域提供关键的材料支撑，避免核心环节受制于人。除了硅-28，核理化院后续还将面向核能与核医疗、航空航天、量子信息、粒子物理、深空探测等领域的重大需求，开展系列稳定同位素产品的研发。

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产业生态：10.8万家量子企业的材料焦虑

天眼查数据显示，我国量子领域相关企业超过10.8万家，近五年注册量持续攀升。广东省、海南省、北京市分别以1.5万余家、1万余家和9900余家位居前列。这一数量增长反映了量子科技产业的扩张态势，但也暴露出上游关键材料依赖进口的隐忧。

硅-28的自主量产，对于这10.8万家企业而言，意味着上游材料供应链的安全性得到提升。但从产业逻辑看，材料突破只是第一步。量子芯片的制造工艺、量子比特的操控技术、量子算法的开发应用，都是比材料更复杂的系统工程。目前全球量子计算仍处于早期阶段，硅基量子芯片的规模化应用还需要时间。

从"点状突破"到"链式发展"，稳定同位素产业的自主可控正在逐步推进。硅-28的量产为产业链下游提供了基础材料保障，但能否真正带动我国量子科技实现突破，还需要看后续的技术迭代、产业配套和市场应用效果。

结语

硅-28同位素的自主量产，解决了我国量子科技产业链上的一个关键材料瓶颈。从92.2%到99.9969%的丰度提升，背后是超过二十年的技术积累和持续的工程化投入。

对于10.8万家量子领域相关企业而言，这意味着上游材料供应链的安全性得到提升。但量产只是起点，硅-28的产业化节奏与商业前景，还要看下游量子芯片、先进半导体等应用的成熟度。目前全球量子计算仍处于早期阶段，硅基量子芯片的规模化应用还需要时间。

从"点状突破"到"链式发展"，稳定同位素产业的自主可控正在逐步推进。至于硅-28能否真正带动我国量子科技实现弯道超车，还需要看后续的技术迭代、产业配套和市场应用效果。