我国科学家掌握量子系统热化节奏

人民网北京1月30日电 （记者赵竹青）日前，中国科研团队借助78比特超导量子芯片“庄子2.0”，国际首次在量子模拟器上实现超越周期（准周期）的随机驱动的可调预热化的系统性的研究，为人工驱动调控量子系统拓宽了新的研究方向。相关成果发表于1月28日的《自然》杂志。

在科幻电影《流浪地球2》中，依赖量子计算的超级智能体“MOSS”，能够预测和掌控人类难以理解的复杂系统。这也正是现实量子世界面临的难题：当量子系统被外部力量不断推动时，它的“热化”——吸收能量和丢失信息的过程——并不总是单调进行，而可能在完全混乱前停留在一个短暂却稳定的阶段。这个反直觉的“预热化”会持续多久、何时加快或减慢，又受到哪些因素影响，早已超出经典计算机的预测能力。

给量子系统“加热”好似给一块冰升温：一开始温度上升很快，随后进入冰和水共存的阶段。此时即便继续加热，温度依旧长时间卡在0摄氏度不再上升，因为能量被用来“融冰”而不是升温。量子系统中也出现了类似情形——外界不断输入能量，但系统并没有立刻变得混乱，而是停留在一个相对稳定的“预热化平台”。通过改变加热的方式和节奏，科学家可以调节平台的持续时间。只有当这个阶段结束后，系统才会像冰完全融化后那样，内部状态迅速变得复杂。此时信息在整个系统中扩散，其复杂程度经典计算机已经无法算准。

中国科学院物理研究所科研团队与北京大学合作者在一块包含78个量子比特的超导芯片“庄子2.0”上进行了实验，不仅发现了预热化平台和可控规律，还展示了量子芯片在模拟复杂系统上的独特优势。就像科幻里的“MOSS”能预测复杂演化一样，现实中的量子计算机也能掌握那些经典计算机算不清的节奏。通过这样的研究，我们离理解和控制高度复杂的量子世界，又更近了一步。

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