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1月28日，中國科學(xué)院物理研究所/北京量子信息科學(xué)研究院智能量子團(tuán)隊聯(lián)合北京大學(xué)等國內(nèi)外機(jī)構(gòu)，在78量子比特超導(dǎo)芯片“莊子2.0”上完成量子系統(tǒng)預(yù)熱化調(diào)控實驗，相關(guān)成果在線發(fā)表于《自然》國際期刊，為理解與控制復(fù)雜量子動力學(xué)邁出關(guān)鍵一步。

量子系統(tǒng)熱化是指能量與信息均勻分布、趨近熱平衡的過程，過快熱化會導(dǎo)致量子信息丟失，直接制約量子計算實用化。研究發(fā)現(xiàn)，量子系統(tǒng)受外場驅(qū)動時并非立即混亂，而是存在穩(wěn)定的“預(yù)熱化平臺”，類似冰融水時溫度長期維持在0℃的階段，該反直覺現(xiàn)象超出經(jīng)典計算機(jī)模擬能力。團(tuán)隊采用隨機(jī)多極驅(qū)動技術(shù)，基于Thue-Morse序列調(diào)節(jié)驅(qū)動階數(shù)與周期，成功調(diào)控預(yù)熱化平臺持續(xù)時間。

實驗顯示，預(yù)熱化階段系統(tǒng)保留初始信息、熵增受抑，結(jié)束后糾纏快速增長、信息呈體積律擴(kuò)散，經(jīng)典算法無法精準(zhǔn)描述。78比特芯片雖非當(dāng)前最高比特數(shù)，卻憑借創(chuàng)新方案、特色測控與芯片性能協(xié)同，首次在量子模擬器上實現(xiàn)超越周期驅(qū)動的可調(diào)預(yù)熱化研究，為量子模擬提供新范式。

該成果為人工驅(qū)動調(diào)控量子系統(tǒng)開辟新方向，可與時間晶體、多體局域化等熱點問題結(jié)合，同時為大規(guī)模量子模擬數(shù)值方法提供新思路。該團(tuán)隊表示，未來將研制百比特以上超導(dǎo)芯片，探索更復(fù)雜的多體問題，力爭實現(xiàn)“可驗證的實用化量子優(yōu)勢”，推動量子計算從基礎(chǔ)研究邁向?qū)嵱没?/p>