## 原文要点
据香港大学（HKU）于2026年6月12日发布的消息，该校科学家团队成功开发出一种新型脑启发芯片，其独特之处在于能够在接近绝对零度（仅高于10毫开尔文）的极寒环境下运行。这一突破性进展，被认为有望彻底改变量子计算领域，并为未来的深空探索任务提供强大支持。
原文指出，香港大学电机及电子工程学系与先进半导体与集成电路中心（CASIC）的研究人员，由张玉豪教授和博士生杨鑫领导，通过一种全新的方式利用标准碳化硅（SiC）晶体管，使其能够像节能的神经元一样，发出类似于人脑的电“尖峰”信号。这项研究首次展示了单个晶体管在极低温下复制生物神经元高效“尖峰”活动的能力。
据报道，量子计算机的运行依赖于复杂的控制电子设备来管理高度敏感的量子比特，这些量子比特必须保持在毫开尔文的极低温度。现有的硅基控制系统功耗巨大，会产生不必要的热量，因此必须远离量子比特放置，这导致了大量的布线需求，进而可能阻碍性能并增加大规模量子计算机的构建难度。张教授表示，他们的工作引入了一个可以与量子处理器集成在一起的硬件平台，通过利用碳化硅独特的载流子动力学，可以创建比传统电子设备节能数千倍的电路，显著降低低温系统的热负荷。
研究团队发现，碳化硅MOSFET在低于2开尔文的温度下表现出强烈的“S形”负微分电阻（NDR）效应，这种现象由电子-施主碰撞电离（EDII）驱动，直接来源于材料的原子特性，而非设备内部产生的热量。因此，这种机制高度稳定，并可在不同批次的制造中始终如一地重现。杨鑫指出，这是一种稳健且可扩展的方法，鉴于碳化硅已广泛应用于电动汽车和电网，可以利用现有工业代工厂在300毫米晶圆上制造这些低温芯片。
此外，该研究还证明了这些人工神经元可以相互连接，形成更大的网络，从而实现低温下的高级本地数据处理，并改进量子纠错和实时量子控制等重要的量子计算功能。其潜在应用甚至超越了量子计算，由于这些电路被设计用于在极端寒冷环境中可靠运行，它们对深空探索任务也具有重要价值，未来的系统或能适应月球表面或太阳系遥远区域的严酷条件。相关研究成果已发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。
## 深度分析
香港大学的这项脑启发芯片研究，无疑是科技领域的一次里程碑式突破，其战略意义和潜在价值不容小觑。在量子计算、深空探索乃至更广泛的低温电子学领域，它都预示着一场深刻的变革。
首先，从技术层面看，利用标准碳化硅（SiC）晶体管在接近绝对零度下模拟神经元“尖峰”活动，展现了科研人员对材料物理特性理解的极致与创新。SiC作为一种宽禁带半导体材料，其在高温高压环境下表现出色已是业界共识，但此次发现其在极低温下展现出S形负微分电阻（NDR）效应，并且直接源于原子特性而非热效应，这无疑拓宽了SiC的应用边界，使其从“高温强者”摇身变为“低温奇兵”。这种“一材多用”的特性，不仅降低了研发成本，也为现有半导体产业链的转型升级提供了新的方向。更重要的是，能够利用现有工业代工厂进行300毫米晶圆的制造，这为未来大规模生产和商业化应用铺平了道路，避免了从零开始建立新生产线的巨大投入和时间成本。
其次，对于量子计算而言，低温控制电子设备的瓶颈一直制约着其规模化发展。现有方案的“远距离”控制模式带来了复杂的布线和热量问题，如同给高速赛车套上了沉重的枷锁。港大的低温神经形态芯片，通过将控制电路直接集成到量子处理器旁，显著减少了热负荷和布线需求，这相当于为量子计算机解除了束缚，使其能够更高效、更稳定地运行。试想，如果每个量子比特都能拥有一个节能、近距离的“专属管家”，量子计算机的规模和性能将实现指数级飞跃，量子纠错和实时控制等关键功能也将得到质的提升。这对于实现通用量子计算，无疑是迈出了关键一步。
再者，深空探索的应用前景更是令人兴奋。在月球、火星乃至太阳系边缘的极端低温环境中，传统电子设备往往难以幸存。而这种在接近绝对零度下仍能可靠工作的芯片，无疑是深空探测器和未来太空基地理想的“神经系统”。它不仅能提供强大的本地数据处理能力，减少对地球通信的依赖，还能显著延长设备寿命，降低任务风险。这对于人类探索未知宇宙的雄心壮志，提供了坚实的技术保障。
当然，任何一项前沿技术在走向成熟的过程中，都将面临挑战。例如，虽然SiC制造工艺成熟，但如何将这些低温神经形态电路与量子比特进行高效、无缝的集成，以及如何进一步优化其性能和可靠性，仍是需要深入研究的课题。然而，港大团队的这项工作，无疑为我们描绘了一个充满希望的未来图景，它不仅是科学的胜利，更是工程与创新的胜利。
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📰 来源: [sciencedaily.com](https://www.sciencedaily.com/releases/2026/06/260612032024.htm)