量子運算新突破 富士通開發鑽石自旋量子電腦原型機

富士通（Fujitsu）成功開發出全球首款結合錫-空位（SnV）中心與光學積體電路的鑽石自旋量子電腦原型機。此項技術突破不僅運作溫度高於傳統超導量子電腦，更透過高保真度與光學互連特性，為量子電腦邁向「模組化大規模擴展」奠定關鍵里程碑。

圖一 : 鑽石自旋量子電腦原型機

該成果是富士通與荷蘭台夫特理工大學（TU Delft）旗下頂尖量子機構 QuTech 自2020年合作研發的心血結晶。相較於目前主流超導量子電腦需在接近絕對零度的-273.13℃極低溫下運作，該原型機能在-271.6℃環境下穩定運行，且使用者無須額外專業知識，即可透過富士通混合量子運算平台進行操作。

鑽石自旋技術向來多採用「氮-空位（NV）中心」，但富士通本次改採「錫-空位（SnV）中心」。由於 SnV 中心具備反演對稱結構，大幅降低外部雜訊干擾，展現出更高穩定性與發光亮度。為打造此原型機，富士通克服三大核心技術：

●異質鍵合與薄膜化：將植入錫離子的鑽石基板與氧化鋁/矽基板鍵合，並將厚度自數百微米薄化至數百奈米。

●光學積體電路整合：將奈米級鑽石晶體與高透光氧化鋁光波導結合，精準擷取讀取過程中的單光子。

●量子電路轉換機制：開發將量子閘電路轉換為光、微波及射頻控制訊號的驅動系統，無縫銜接雲端平台控制。

富士通執行役員副社長 Vivek Mahajan 指出，鑽石自旋技術具備極佳的擴充潛力，未來亦可與超導技術整合。根據發展藍圖，富士通計畫於2027年前打造多模組原型機，並目標於2030會計年度推出250個邏輯量子位元系統、2035年度達1,000個邏輯量子位元，全力加速量子運算的實用化進程。