在量子世界找到“慢放键”揭示预热化平台！中国科学家在量子世界实现了一项关键控制，为理解并控制复杂的量子动力学过程打开了新窗口。中国科学院物理研究所与北京大学的联合科研团队首次利用超导量子芯片，实验观测并人工调控了量子多体系统走向混沌前的关键中间状态——“预热化”平台。这一发现的相关成果已在线发表于国际学术期刊《自然》。
在量子世界中，系统在外部驱动下通常会逐步丢失初始信息，最终达到混乱的热平衡状态，即“热化”。然而，实验揭示，在完全热化之前，系统会经历一个相对稳定的“预热化”平台期。这类似于给冰加热，在冰完全融化成水之前，温度会长时间稳定在0摄氏度。在预热化阶段，量子系统虽受驱动，但信息扩散被抑制，有序性得以短暂保持。
研究团队在集成78个量子比特的超导量子处理器“庄子2.0”上完成了这项实验。他们采用一种名为“随机多极驱动”的特殊序列对系统进行精确操控。该驱动方式基于非周期的数学序列，通过调节序列的阶数与周期，研究人员成功实现了对预热化平台持续时间的主动调控。当平台期结束后，系统内部纠缠度急剧增长，迅速进入高度复杂的状态。
这项研究展示了量子模拟器解决经典计算机无力问题的独特优势。对于一个近百比特的量子系统，其状态空间极其庞大，用经典计算机进行全态模拟已不现实；而量子处理器作为天然的量子系统，能够直接“演化”并揭示这类复杂动力学规律，类似于“风洞”模拟飞行器和气流一样。实际上，研究结果表明量子模拟器的结果超越了经典算法的能力范围。
“预热化平台的存在表明，量子信息在走向消散前，存在一个可能被利用的时间窗口。”范桁解释说，理解并延长这一阶段，对于在噪声环境中保护量子信息的完整性、提升量子计算机的可靠性与实用性具有重要价值。
该成果不仅是对复杂量子动力学基础认知的重要推进，也为量子调控技术提供了新思路。未来将致力于研制规模更大、性能更高的量子芯片，探索更丰富的多体物理现象，目标是实现“可验证的实用化量子优势”，推动量子计算从原理演示走向实际应用。
本次实验中，科学家通过量子芯片揭示了经典计算机难以模拟的复杂过程。这只是量子计算强大潜力的一个缩影。量子技术的核心优势在于利用“叠加”与“纠缠”等独特原理，处理海量并行可能性和极度复杂的相互关系。例如，量子计算机可以自然地表征分子的量子态，从而直接模拟化学反应过程散户配资官网下载，精准预测分子的性质、反应路径和最终产物，加速新药研发、高性能催化剂和新能源材料的发现。此外，量子密钥分发利用量子态不可克隆的原理，使得任何窃听行为都会留下痕迹，从而实现原理上绝对安全的通信。在量子世界找到“慢放键”揭示预热化平台！
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