全球首个！富士通开发出金刚石自旋量子计算机原型

9月8日，富士通宣布开发出一种金刚石自旋量子计算机原型，将锡-空位（SnV）中心集成至光子集成电路中。富士通称，这是全球首个采用该构型的可工作的金刚石自旋量子计算机原型。

该原型可在约-271.6℃下运行，高于超导量子计算机典型的约-273.13℃工作温度。同时，富士通已验证其可通过Fujitsu Hybrid Quantum Computing Platform使用，无需用户掌握额外专业知识。

此次成果源于富士通与荷兰代尔夫特理工大学及其量子技术研究机构QuTech自2020年开始的联合研究。其核心意义在于利用光学连接多个量子模块，为未来构建可扩展的模块化量子计算架构提供技术基础。

金刚石自旋量子计算以金刚石中的“色心”缺陷作为量子比特。相比传统超导路线，金刚石自旋方案可利用光子在不同芯片甚至不同低温系统之间建立连接，因此具备构建模块化量子计算系统的潜力。

过去相关研究更多采用氮-空位（NV）中心，而此次富士通选择了锡-空位（SnV）中心。由于SnV中心具有更高的结构对称性，对外部噪声敏感度较低，并可产生高亮度光子，因此被视为实现稳定量子比特和高效光学互连的重要候选。

为实现SnV中心与光子电路集成，富士通开发了异质材料键合和薄化技术，将注入锡的高品质金刚石衬底与氧化铝/二氧化硅衬底结合，并将金刚石厚度从数百微米减薄至数百纳米。

与此同时，富士通还开发了光子集成电路制造技术，将含SnV中心的纳米级金刚石晶体与氧化铝光波导集成，用于提取SnV中心产生的单光子。此外，公司还建立了量子电路转换机制，实现光、微波和射频信号对金刚石自旋量子比特的控制。

事实上，富士通此前已持续推进金刚石自旋量子计算。2025年，公司与QuTech实现了误差概率低于0.1%的高精度金刚石自旋量子门操作；2026年又展示了不同低温系统中NV中心之间的纠缠和量子门操作，为远程光学连接奠定基础。

从产业路线看，富士通并未将金刚石自旋视为超导量子计算的替代方案，而是计划探索两种路线的融合。公司此前提出，2030财年目标实现250个逻辑量子比特，并在2035财年进一步向1000个逻辑量子比特迈进。

按照最新规划，富士通计划在2027年开发由多个量子模块组成的金刚石自旋量子计算机原型，并推进金刚石自旋与超导量子计算之间的连接技术。若相关方案持续突破，金刚石材料有望从传统高端功能材料进一步进入量子信息硬件核心领域。