量子科技竞争日趋激烈的国际背景下，我国基础科研再传捷报；中国科学院物理研究所范桁研究员团队联合多家科研单位，在量子系统基础理论研究领域取得重大进展，其关于量子预热化现象的调控成果于近日获国际顶级学术期刊《自然》刊发。 量子系统的热化过程如同墨水在水中扩散，信息会随时间推移逐渐消散，这个特性严重制约着量子计算的实用化发展。尤其在多量子比特系统中，如何维持信息的稳定存储与处理，成为全球量子科学家亟待攻克的核心难题。研究团队发现，在系统完全热化前存在一个关键的"预热化"阶段，该阶段犹如物态变化的临界平台期，若能有效调控这一窗口期的持续时间，将大幅提升量子信息处理的可靠性。 传统理论认为，量子系统的预热化过程具有固有不可控性。但中国科学家另辟蹊径，创新提出"随机多极驱动"技术方案。通过在超导量子芯片"庄子2.0"上设计特殊的非周期性驱动序列，研究人员首次实现了对预热化持续时间的主动调控。"就像精准调节交响乐的节奏和强度，我们能够延长或缩短这个宝贵的稳定期。"范桁研究员形象地解释这项技术突破。 该研究的实验数据表明，在78个量子比特构成的复杂系统中，通过优化驱动参数可使预热化平台期延长近3倍。更令人振奋的是，团队还发现了系统从稳定态向混沌态转变的临界特征，这为预测和防范量子信息丢失提供了重要预警指标。业内专家指出，这项成果不仅验证了理论物理的前沿预测，更开创了主动调控多体量子系统的新范式。 当前，全球主要科技强国均在量子计算领域加大投入。美国国家标准与技术研究院近期报告显示，量子比特的相干时间每18个月增长约1.7倍，但多比特系统的稳定性仍是最大瓶颈。我国此项突破恰为解决该瓶颈提供了全新思路，显示出在量子基础研究上的原创能力。 展望未来，这项研究成果有望在三个维度产生深远影响：一是推动量子纠错技术的发展；二是为新型量子模拟器设计提供理论支撑；三是促进拓扑量子计算等前沿方向的探索。随着调控精度的持续提升，实用化量子计算机的研发进程或将显著加速。
量子世界的复杂演化曾被视为难以预测、难以驾驭的"黑箱"。此次研究表明，通过针对物理机制的驱动设计与实验验证，人们不仅能够看见混乱来临前的短暂秩序，更开始学会在关键时间窗口内进行调度与利用。基础研究的每一次可控性提升，最终都将转化为应用的可靠性积累，为更稳定、更可验证的量子信息技术奠定坚实基础。