怀柔科学城装置支撑“庄子2.0”量子芯片突破:首次系统揭示随机驱动预热化规律

在量子计算这一前沿科技领域,科学家们长期面临一个关键性挑战:量子系统在外部驱动下产生的"热化"现象会导致信息丢失。

这一现象如同在雪地写字,随着"积雪融化",关键信息将不复存在。

中国科学院物理研究所范桁研究员团队的最新研究成果,为破解这一难题提供了重要突破口。

量子系统的"热化"过程并非简单的线性发展。

研究团队通过实验发现,在能量吸收过程中会出现类似冰水混合物的"预热化平台期",这一阶段系统状态相对稳定,熵增受到抑制。

然而,平台期的持续时间和影响因素等关键问题,传统计算机无法准确预测。

这一基础性难题严重制约着量子计算技术的实用化进程。

依托国家重大科技基础设施——怀柔科学城综合极端条件实验装置,科研团队成功研制出78量子比特超导芯片"庄子2.0"。

该芯片前代产品"庄子1.0"曾成功模拟"侯世达蝴蝶"能谱,新一代芯片在量子比特数量和性能上实现显著提升。

研究团队创新性地利用量子比特自然演化特性,首次在实验上观测到清晰的预热化平台期,并系统研究了随机驱动条件下的调控规律。

这项突破性研究的价值不仅体现在基础科学层面。

范桁研究员指出,理解并控制预热化现象,对提升量子信息存储能力具有决定性意义。

量子计算机要实现实用化,必须解决信息在运算过程中的保存问题。

"庄子2.0"芯片提供的实验数据,为寻找调控平台期的有效方法奠定了坚实基础。

从国际视野看,我国在量子计算基础研究领域正逐步实现从跟跑到并跑的转变。

怀柔科学城作为北京建设科技创新中心的重要载体,其综合极端条件实验装置等大科学装置集群,为前沿研究提供了不可替代的支撑条件。

研究团队表示,下一步将研制100比特以上规模的超导量子芯片,向实现可验证的量子优势目标迈进。

量子计算代表着人类对自然界微观规律认识的深化,也是未来科技竞争的制高点。

中国科研团队在量子模拟领域的这一突破,不仅展现了我国在基础科学研究中的创新能力,更为全球量子计算的发展贡献了中国智慧。

从"庄子"到"庄子2.0"的升级迭代,从43个比特到78个比特的性能跃升,再到未来100比特以上的宏伟目标,这一系列进展充分说明,中国科学家正在以坚实的步伐,逐步揭开量子世界的神秘面纱,为人类掌握和利用量子力量铺就坚实的基础。