Theo thông báo ngày 15/6 của Tập đoàn Hạt nhân Quốc gia Trung Quốc (CNNC), một viện nghiên cứu trực thuộc đơn vị này đã sản xuất thành công đồng vị silicon-28 với độ tinh khiết vượt 99,99%, đánh dấu lần đầu tiên nước này làm chủ được quy trình sản xuất quy mô lớn loại vật liệu chiến lược này.
CNNC cho biết thành tựu trên giúp Trung Quốc thu hẹp một mắt xích quan trọng trong chuỗi cung ứng công nghệ lượng tử. Trước đây, năng lực sản xuất silicon-28 chủ yếu tập trung tại một số nhà cung cấp ở Nga, châu Âu và các chuỗi cung ứng có liên quan tới Mỹ.
Trong khi silicon thông thường là nền tảng của ngành bán dẫn hiện nay, máy tính lượng tử lại đòi hỏi một dạng silicon có độ tinh khiết cực cao để bảo đảm sự ổn định của các đơn vị thông tin lượng tử (qubit).
Khác với máy tính truyền thống sử dụng các đơn vị thông tin là số nhị phân mang giá trị 0 hoặc 1, máy tính lượng tử vận hành dựa trên qubit, có thể tồn tại đồng thời ở nhiều trạng thái. Đặc tính này giúp hệ thống lượng tử xử lý các bài toán phức tạp với tốc độ vượt xa siêu máy tính trong một số lĩnh vực nhất định.
Tuy nhiên, qubit rất nhạy cảm với các tác động từ môi trường. Trong silicon tự nhiên, nhiễu từ trường có thể khiến qubit mất trạng thái lượng tử và làm gián đoạn quá trình tính toán.
Theo CNNC, silicon-28 là đồng vị ổn định có khả năng tạo ra môi trường “siêu yên tĩnh”, giúp qubit duy trì trạng thái lượng tử trong thời gian dài hơn. Đây được xem là điều kiện quan trọng để phát triển các máy tính lượng tử có khả năng vận hành thực tế.
Một lợi thế khác của hướng tiếp cận này là các chip lượng tử dựa trên silicon có thể tận dụng nhiều quy trình sản xuất vốn đã được sử dụng trong ngành bán dẫn hiện nay, qua đó mở ra triển vọng thương mại hóa thuận lợi hơn trong tương lai.
Ông Yu Dapeng, chuyên gia tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, nhận định thành tựu mới giúp giải quyết tình trạng thiếu hụt nguồn nguyên liệu đầu vào cho ngành điện toán lượng tử dựa trên silicon và tạo nền tảng cho việc mở rộng quy mô kiểm soát qubit trong nước.
Thông báo được đưa ra trong năm cuối cùng của kế hoạch hành động ba năm nhằm thúc đẩy phát triển ngành ứng dụng công nghệ hạt nhân chất lượng cao của Trung Quốc. Kế hoạch này được ban hành năm 2024 với mục tiêu tăng cường năng lực cung ứng các đồng vị quan trọng phục vụ nhiều lĩnh vực chiến lược.
Bên cạnh điện toán lượng tử, công nghệ sản xuất đồng vị còn đóng vai trò nền tảng đối với các ngành công nghiệp như bán dẫn tiên tiến, y học hạt nhân, vật lý hạt cơ bản và nghiên cứu khoa học.
CNNC cho biết đơn vị nghiên cứu đã vượt qua hàng loạt thách thức liên quan đến tách, tinh chế và chuyển đổi đồng vị. Hiện tổ chức này đã sản xuất được 26 đồng vị ổn định thuộc 12 nguyên tố khác nhau, bao gồm molybdenum, tellurium, nickel, kẽm, silicon và ytterbium.
Trong bối cảnh cạnh tranh công nghệ giữa Trung Quốc và Mỹ ngày càng gay gắt, việc làm chủ các vật liệu nền tảng như silicon-28 được xem là một phần trong chiến lược dài hạn của Bắc Kinh nhằm giảm phụ thuộc vào công nghệ nước ngoài ở những lĩnh vực có ý nghĩa chiến lược.
