澳大利亚SQC披露磷硅量子处理器25年路线图：原子级制造已从手动走向自动化

2026-11-02

澳大利亚硅量子计算公司（Silicon Quantum Computing，SQC）量子工程负责人Ludwik Kranz与首席执行官Michelle Simmons近日系统梳理了磷硅量子处理器（即“14/15平台”）25年的演进历程——从单原子晶体管演示，到实现商业化的原子级产品。

原子级制造的工业化：从手动工具到自动化产线

文章的核心技术叙事是扫描隧道显微镜（STM）氢光刻的产业化转变。该技术从手动研究工具，发展为自动化工业流程，能够以0.13纳米的空间精度放置磷原子，速率达到每天数十万个量子比特寄存器以上。

这一精度的意义在于：硅中磷原子的位置偏差仅几个晶格，就会导致相邻自旋间的交换相互作用呈指数级变化，破坏量子门操作的均匀性。0.13纳米的定位精度，使原子级制造从实验室的“不可能”变为可重复的工业步骤。

平台性能方面，依托高纯度同位素提纯硅（²⁸Si）与外延封装，该平台实现单量子比特门保真度超过99.99%，相干时间超过30秒。

SQC以四个阶段概括了14/15平台的发展：

阶段	关键里程碑	意义
奠基期（1998–2000年代）	Kane提出硅中磷核自旋方案；STM单原子放置光刻	确立以氢抗蚀剂与磷化氢前驱体为基础的原子精度制造路线
单原子器件（2010年代）	单次电子自旋读出；单原子晶体管制造；30秒核自旋相干时间	验证亚纳米功能器件与无缺陷自旋封装
多量子比特扩展（2020年代）	外延器件创纪录的低1/f电荷噪声；快速双量子比特交换逻辑；11量子比特多寄存器处理器	双量子比特门保真度超过99.9%，多量子比特算法运行于容错阈值之上
产业整合（当前）	15,000量子点模拟器；Fermi-Hubbard二维原子阵列模拟；自动化0.13nm STM氢光刻	商业模拟器与量子特征生成器进入经典HPC与AI流水线，无需完整量子纠错

SQC指出，实现通用容错的剩余路径集中在工业级3D集成——与代工厂制造的经典控制电子器件及低温互连的集成。

SQC强调其平台的一个结构性优势：硅中电子波函数仅延伸数纳米，使该平台相比超导电路具有更高的热余量。这意味着数十万物理量子比特的实用规模处理器，可在单台稀释制冷机内运行，而无需超导路线所面临的大规模低温系统扩展难题。

来源：Quantum Computing Report 报道。