当量子系统受到外部能量持续驱动时，其内部状态会如何演化？这个看似抽象的物理问题，直接关系到量子计算机能否稳定地控制并预测复杂系统的演化。中国科学院物理研究所的最新研究，给出了此基础问题的实验答案。长期以来，科学界对量子系统的热化过程仍缺乏清晰认识。传统观点认为，外界持续向量子系统注入能量后，系统会不断走向更混乱的状态，演化应当是单调推进的。但实验观测显示，真实过程更为复杂：量子系统完全热化之前，会进入并停留在一个相对稳定的中间阶段，即“预热化平台”。在这一平台上，尽管能量持续输入，系统的混乱程度却在较长时间内保持相对稳定，类似冰水混合物在融化过程中温度长时间维持在零摄氏度的现象。 这一发现意味着，量子系统的热化并非简单的线性过程，而是存在可观测、可调控的中间态。研究表明，通过调整外界驱动的方式与节奏，科研人员能够精确改变预热化平台的持续时间，从而影响系统的整体演化路径，为量子系统的精细调控提供了重要依据。 中国科学院物理研究所团队在包含78个量子比特的超导芯片“庄子2.0”上开展了系统实验。通过设计针对性的实验方案，研究人员不仅直接观测到预热化平台的存在，还识别出决定该平台特性的关键因素，并对对应的理论预言进行了验证。实验同时说明了量子芯片在复杂系统模拟上的优势：一些量子演化过程对经典计算机而言需要指数级增长的计算资源，而量子芯片可通过实验直接给出结果。 从应用角度看，这一成果具有多方面意义：其一，加深了对量子多体系统基本性质的理解，为相关基础理论研究提供了实证支撑；其二，厘清热化规律有助于优化量子算法设计，并为提升量子计算机的稳定性与实用性能提供参考；其三，该工作深入证明量子芯片处理经典计算机难以胜任的复杂问题上的潜力，为面向实际任务的量子计算探索提供路径。 在全球量子计算竞争加速的背景下，我国在量子芯片研制、量子算法诸上已积累了重要成果。本次在量子系统基础性质实验研究上的进展，也为我国量子科技的持续创新增添了新的支点。
这项研究不仅拓展了对量子世界基本规律的认识，也展示了基础研究与应用技术之间可相互推动的研究范式。随着对量子系统调控能力的提升，人们对微观演化机制的理解将继续加深。可以预见，这类前沿探索有望在新材料研究、能源技术等方向产生长期影响，并为我国在全球量子科技竞争中保持主动提供重要支撑。