随着微电子技术的发展，计算机芯片集成度不断增高，器件尺寸越来越小 （纳米尺度）
并最终将受到器件工作原理和工艺技术限制，而无法满足人类对更大信息量的需求。为此，
发展基于全新原理和结构的功能强大的计算机是２１世纪人类面临的巨大挑战之一。１９９４年
Ｓｈｏｒ基于量子态叠加性提出的量子并行算法并证实可轻而易举地破译目前广泛使用的公开
密钥 Ｒｉｖｅｓｔ，Ｓｈａｍｉｒ和 Ａｄｌｍａｎ （ＲＳＡ）体系，引起了人们的广泛重视。
所谓量子计算机是应用量子力学原理进行计算的装置，理论上讲它比传统计算机有更快
的运算速度，更大信息传递量和更高信息平安保障，有可能超越目前计算机理想极限。实现
量子比特构造和量子计算机的设想方案很多，其中最引人注目的是 Ｋａｎｅ最近提出的一个实
现大规模量子计算的方案。其核心是利用硅纳米电子器件中磷施主核自旋进行信息编码，通
过外加电场控 制 核 自 旋 间 相 互 功 能 实 现 其 逻 辑 运 算，自 旋 测 量 是 由 自 旋 极 化 电 子 电 流 来
完成。
这种量子计算机的最终实现依靠于和硅平面工艺兼容的硅纳米电子技术的发展。除此之
外，为了避免杂质对磷核自旋的干扰，必须使用高纯 （无杂质）和不存在核自旋不等于零的
硅同位素 （２９Ｓｉ）的硅单晶；减小 ＳｉＯ２ 绝缘层的无序涨落以及如何在硅里掺入规则的磷原
子阵列等是实现量子计算的关键。量子态在传输，处理和存储过程中可能因环境的耦合 （干
扰），而从量子叠加态演化成经典的混合态，即所谓失去相干，在大规模计算中能否始终保
持量子态间的相干是量子计算机走向实用化前所必须克服的难题。