问题——量子科技应用面临的核心挑战之一,是如何复杂的量子系统中实现"可理解、可预测、可调控";与经典系统不同,量子多体系统在外界驱动下会表现出强关联、非平衡和多尺度耦合等特性,微小的参数变化可能导致截然不同的行为。这使得传统数值方法在系统规模增大时面临计算资源激增的瓶颈。尤其在非平衡动力学领域,系统从初始状态到热化的中间过程及其稳定性,一直是国际研究的重点和难点。 原因——研究团队在"庄子2.0"量子处理器上观测到"预热化平台"现象。预热化是指量子系统在达到完全热化前停留的中间稳定状态,既非初始态也非平衡态。实验发现,此平台不仅稳定存在,还表现出反直觉特征和可调控性,说明预热化可能是量子动力学中的普遍规律。研究还首次在随机驱动条件下系统考察了超越周期驱动的量子行为,为人工调控量子态提供了新思路。 影响——这项研究优势在于双重意义:科学上,证实了复杂驱动下仍能形成稳定平台,为理论发展提供了实验依据;技术上,展示了量子模拟器在研究复杂演化规律中的独特价值。78量子比特的实验并非简单叠加,而是通过方案设计、测控技术和芯片性能的系统协同实现的。更重要的是,可控预热化研究为大规模量子模拟开辟了新路径,有望在特定问题上超越经典计算,推动量子技术从"能运行"向"能验证、能解决问题"迈进。 对策——下一步需要在三个上同步推进:一是提升芯片规模和一致性,优化工艺设计以提高比特性能和稳定性;二是加强高精度操控和测量技术,确保实验可重复性;三是建立可验证的评测体系,实现实验数据与理论预测的相互验证。同时,应促进量子与经典计算的协同:经典方法为量子实验提供校验,量子模拟则为经典方法提供新启发,形成良性循环。 前景——研究团队计划研制百比特级超导量子芯片,探索新型耦合架构和更高精度操控技术。随着规模扩大和控制能力提升,量子模拟有望在非平衡动力学、复杂相变等领域取得突破。从应用角度看,若能在材料、化学等领域的特定任务上展现可验证,将为量子技术产业化指明方向。当前国际竞争日益激烈,谁能在可验证的科学问题和实验基准上率先突破,谁就将在未来的技术迭代中占据优势。
量子世界的面纱正被逐渐揭开。中科院物理所的这项研究不仅深化了对量子动力学的理解,更为量子计算的实用化奠定了基础。从78比特到百比特,从基础研究到实际应用,中国量子科技正稳步前进。此突破证明,通过自主创新和协同攻关,中国完全有能力在量子计算等战略领域实现领先,为人类科技发展贡献中国智慧。