量子计算被视为下一代信息技术的重要方向，但要从实验室走向实际应用，仍需解决多个基础难题。其中最关键的是量子态的"热化"问题：当量子系统与环境相互作用时，量子相干性会快速衰减，导致计算结果难以保存和读取，严重影响量子计算的可重复性和实用性；如何理解和控制量子系统从有序状态演化到热平衡的过程，成为提升量子器件性能的关键。 研究团队超导量子芯片"庄子2.0"平台上进行了多体量子系统的动力学实验，发现了一个重要现象：量子系统的热化并非一步完成，而是存在一个介于初始演化和完全热化之间的中间阶段——预热化阶段。在这个阶段，某些物理量会在一段时间内保持近似稳定，随后才逐步走向完全的热平衡。更重要的是，这个阶段并非不可控的过渡，而是遵循可被识别和调节的规律，为理解复杂量子系统提供了新的框架。 从物理机制看，复杂量子系统内部包含多尺度的相互作用，信息传播、纠缠增长和能量分布的重排并不同时发生。预热化阶段可以理解为：系统在某些"慢变量"还未充分松弛时，已经在部分自由度上达到了类似平衡的状态。这种"先局部、后整体"的演化特性，使得量子系统在一定时间内保持相对可预测的行为。研究通过在可编程的超导量子平台上进行精确控制和测量，为此过程提供了直接的实验证据，也为验证多体量子动力学理论提供了新的支撑。 这一发现的意义体现在两个层面：基础研究上，预热化阶段的发现有助于深化对多体量子热化机制的理解，推动量子统计和非平衡动力学研究向更可验证的方向发展。应用方面，如果能器件运行时有意识地利用预热化阶段的相对稳定性，就可能在有限时间内更好地保存量子信息、减少退相干效应，为量子算法、量子模拟和量子纠错提供新的时间窗口和控制手段。对超导量子计算而言，这意味着可以在"更可控的演化窗口"内完成关键操作，从而提升计算的有效深度和结果可靠性。 业界普遍认为，提升量子计算的实用性需要"硬件—控制—理论"三上联合推进：硬件层面通过改进工艺降低噪声、延长相干时间；控制层面优化脉冲设计和参数调节，减少非理想耦合；理论层面建立更贴近实际器件的动力学模型。此次研究"可控平台上揭示可调规律"，为这种协同提供了明确的抓手：既可据此设计针对预热化窗口的操作策略，也为评估器件在复杂条件下的可用性提供了新的指标。 随着量子器件规模扩大、多体相互作用增强，热化和退相干问题将更加突出，单纯的工程降噪已难以完全解决。能够识别并利用系统演化中的"可控阶段"，将成为提高量子系统可操作性的重要方向。预热化规律的更验证、跨平台复现和参数区间的系统研究，有望形成可迁移的控制方法，并与量子纠错、量子模拟等关键领域形成更紧密的联系。对应的成果已发表于《自然》，也说明了我国在量子多体动力学和超导量子实验平台上的积累正在转化为具有国际影响力的原创成果。
从微观实验到宏观应用，量子科技的每一步进展都凝聚了科研人员的努力。预热化规律的发现不仅为量子计算的实用化扫清了一道障碍，也展现了我国在基础研究领域的实力。随着量子技术的不断发展，我们有望迎来一个全新的计算时代。