Оказалось, изотопная чистота слоя и химическая чистота газа — разные показатели

Командой руководят академик Китайской академии наук Ян Дэжэнь и профессор Юй Линьвэй, сообщает Sina Tech. Работа входит в государственный проект по изготовлению и применению эпитаксиальных пластин из кремния-28 для квантовой информатики. Опубликованные результаты — промежуточный этап этого проекта, а не сообщение о готовом квантовом процессоре.

Путь к пластине начинается с газа силана, содержащего кремний-28. Из него команда вырастила эпитаксиальный слой на пластине размером четыре дюйма, сообщает Sina Tech. Эпитаксия — способ наращивать на подложке слой материала с заданной структурой; в данном случае важно, что нужный изотоп сохранился не только в сырье, но и в выращенном слое.

Как это работает

Представьте пластину как инженерный чертёж с тонким рабочим покрытием: состав всей основы важен, но для будущей детали особенно важен состав слоя, из которого её будут делать. Здесь таким слоем служит кремний-28.

У ядер кремния-28 нулевой спин, поясняет «Кэцзи жибао». В кремниевых квантовых устройствах этот изотоп используют, чтобы уменьшить шум, связанный с ядерными спинами и мешающий сохранять квантовое состояние. Это делает кремний-28 подходящим материалом для разработки спиновых кубитов, но не гарантирует заданных характеристик готового чипа.

По данным «Кэцзи жибао», доля кремния-28 в силане составила 99,99576%; эту характеристику проверил Китайский национальный институт метрологии. IT Home отдельно приводит химическую чистоту силана — 99,99998%. Это разные показатели: первый описывает долю нужного изотопа среди атомов кремния, второй — химическую чистоту газа. Подменять один другим нельзя.

Цифры и цена

В готовом эпитаксиальном слое доля кремния-28 составила 99,9937%, сообщает Sina Tech. Её определили методом вторичной ионной масс-спектрометрии. Значение чуть ниже показателя для силана, но опубликованные данные показывают, что высокая доля изотопа сохраняется при переходе от газового сырья к слою на пластине.

У этой разработки есть предыстория. Ещё в июне 2026 года в Китае сообщили о собственном серийном производстве тетрафторида кремния с долей кремния-28 свыше 99,99%, сообщает Sina Tech. Октябрьская работа продолжает цепочку: от обогащённого соединения — к силану, а затем к эпитаксиальному материалу.

Цены на силан или пластину в опубликованных материалах не указаны. Точных данных о стоимости нет, поэтому сравнить её с другими материалами в юанях или рублях пока нельзя.

Где подвох

Главное ограничение — результаты относятся к материалу, а не к работе квантового устройства. IT Home подчёркивает, что команда не опубликовала данных о времени когерентности кубитов или точности квантовых операций на этих пластинах. По одному проценту изотопа нельзя понять, насколько хорошо будет работать будущий чип.

Ещё предстоит проверить, удастся ли изготавливать устройства на этой основе и насколько хорошо получится контролировать дефекты на границах раздела материалов, отмечает IT Home. Команда называет результат промежуточным прорывом — то есть важной ступенью в технологической цепочке, а не финальной демонстрацией квантовых вычислений.

Есть и производственный вопрос. Юй Линьвэй указывает, что разделять и обогащать изотопы сложно: их химические свойства близки, а организаций, способных выпускать высокообогащённый кремний-28 в масштабе, мало, сообщает Sina Tech. Поэтому важен не только результат лабораторного измерения, но и возможность стабильно получать сырьё и пластины нужного качества.

А что в России

В России есть исследования по изотопно-обогащённому кремнию, но прямого серийного аналога китайской пластины в приведённых публикациях не обнаружено. Институт химии высокочистых веществ РАН получил опытные образцы кремния-28 и его гидрида с разной степенью обогащения; серийным продуктом эти образцы не являются, согласно публикации в журнале «Неорганические материалы» за 2023 год.

Институт физики микроструктур РАН и Институт физики полупроводников СО РАН выращивали изотопно-обогащённые структуры кремний-28/кремний-28-германий для исследований спиновых кубитов, по данным публикации в «Письмах в ЖТФ», размещённой онлайн 16 апреля 2024 года. Это близкая по научной задаче работа, но опубликованные результаты описывают структуры и опытные исследования, а не серийное производство пластин.

По данным о российской квантовой программе, опубликованным 23 сентября 2025 года, среди созданных в России прототипов есть системы на ионах, атомах, фотонах и сверхпроводниках. В приведённом обзоре кремний-28 для этих прототипов не используется. Бауманка и ВНИИА им. Духова развивают серийное производство сверхпроводниковых процессоров; в интервью «Коммерсантъ Наука» от 25 апреля 2024 года сообщалось о планах по числу кубитов на будущие годы, но к кремниевым кубитам эти планы не относятся.

Прямых данных о продажах или поставках китайского кремния-28 в Россию нет. В российских материалах есть сообщение о производстве кремния-28 в Китае, но оно не подтверждает поставки на российский рынок. Получается, что в России ведут близкие исследования, однако сравнивать их с китайской четырёхдюймовой пластиной как готовые серийные продукты пока нельзя.

Какой следующий результат убедил бы вас, что эта технология готова к практическому применению?

Читайте также

• Оказалось, что в космической нити вещество движется к обоим скоплениям, а не к одному
• Оказалось, что главная фишка новой батареи BYD — не химия, а кузов

#китай #наукаитехника #технологии #изобретения #лабораторияподнебесной