文/陈根
量子科技正在成为国之利器。作为全球瞩目的前沿科技，2022年诺贝尔物理学奖就授予了三位科学家，表彰其在量子信息科学研究方面所做的贡献。
实际上，量子技术并不是一个很新的技术，从量子力学的建立到应用，已历时一百多年。现在，量子技术正在从实验室走向商业市场——据安徽省量子计算工程研究中心消息，国产首个用于保存量子芯片的“冰箱”研制成功，并投入国内首条量子芯片生产线使用。
“量子芯片冰箱”意义几何？我国的量子技术市场化又走到哪一步了？
不是真的冰箱
当然，“量子芯片冰箱”并不是真的冰箱，甚至和我们熟知的冰箱也有很大差异。
要知道，量子芯片是量子计算机的核心部件。与经典的集成电路芯片不同，集成电路芯片多用第一代半导体材料硅作为基础，制造成各种各样的硅基电子芯片产品，目前，集成电路芯片在智能手机、汽车、电视等终端领域广泛应用。不过，集成电路芯片的性能也面临摩尔定律极限的考验。
而从理论上说，量子芯片是可以绕开传统硅基芯片制造必备的光刻机的，量子芯片将量子线路集成在基片上，通过量子碰撞技术以进行信息的处理和传输，制造方面几乎用不到光刻机。测试结果显示，量子芯片的性能至少是电子芯片的千倍以上，其应用范围也更广。
但困难的地方在于，量子芯片需要经过复杂的系统生产过程，像环境温度、洁净程度、噪声、振动、电磁波以及微小杂质颗粒等，都会对其产生影响。
量子芯片之所以需要冰箱，正是因为量子芯片对保存环境要求极高。尤其是量子芯片中的超导材料容易和空气中的氧气、水分子产生化学反应，量子芯片如果不妥善保存，将会影响量子芯片的性能。就像食物暴露在空气中“氧化腐烂”一样，量子芯片也会因为“不新鲜”而无法使用。
如果流片过程中或者流片完成的量子芯片样品储存环境不达标，超导量子芯片就会吸附各类杂质，其关键部件——比如约瑟夫森结、超导电容等就会因此老化，导致量子比特频率一致性变差、量子芯片相干时间降低，最终量子芯片的性能发生恶化。采用自主研发的量子芯片高真空存储箱来放置量子芯片可避免这一问题发生。因此，为保证量子芯片的正常使用，量子芯片必须放在特定的真空容器内，并保持极低的温度，这才有了我国首款“量子芯片冰箱”。