我国科研团队在量子模拟领域取得重大突破 "庄子2.0"芯片成功模拟量子预热化现象

当今世界科技竞争格局下,量子计算被视为具有战略意义的关键技术领域;然而长期以来,量子系统运行过程中产生的"热化"现象严重制约了其发展进程。这种现象会导致量子态在能量吸收过程中的信息丢失,成为阻碍量子计算机实用化的主要障碍之一。 中国科学院物理研究所范桁研究员团队研究发现,"热化"过程并非简单的线性发展,而是存在一个相对稳定的平台期。这个平台期类似于冰水混合物的相变过程,在此期间系统熵增受到抑制。传统计算机由于运算能力的局限,难以对这种复杂的量子行为进行精确模拟和预测。 为解决此世界性难题,科研人员创新性地利用超导量子芯片的自然演化特性开展研究。"庄子2.0"芯片较前代产品实现质的飞跃,比特数从43个提升至78个。这种规模化扩展使其能够更准确地模拟多体量子系统的物理特性。实验结果显示,研究人员首次观测到了清晰的预热化平台期现象。 这项研究的突破性意义主要体现在三个上:首先为理解复杂量子系统动力学提供了新视角;其次揭示了调控平台期的可能路径;最重要的是为延长量子信息存储时间开辟了新思路。范桁研究员形象地指出:"如果不能解决'热化'问题,量子计算就像在雪地上写字——雪化了字迹就会消失。" 该成果的取得得益于我国科技创新体系的持续完善。怀柔科学城作为北京建设国际科技创新中心的重要载体,其综合极端条件实验装置为研究提供了关键支撑。该装置能创造出接近绝对零度的极端低温环境,并保持极高的磁场稳定性,这些条件对于超导量子芯片的运行至关重要。 展望未来,"庄子"系列芯片将继续升级迭代。科研团队计划研制100比特以上的更大规模芯片,这将为实现联机量子计算奠定基础。随着比特数的增加和操控精度提升,科学家们有望在不远的将来展示具有实用价值的量子优势。

从"看见"热化到"调控"热化,是量子科技从探索走向应用的必经之路;依托重大平台打造可验证、可扩展的量子模拟能力,不仅关乎单项成果,更关乎形成持续产出的创新体系。随着更大规模芯片和更完善的实验方法逐步落地,围绕量子信息稳定性的基础规律有望被更清晰地揭示,为我国在量子计算关键核心技术领域的持续突破积累更坚实的基础。