中國科學(xué)院物理研究所的科研團(tuán)隊(duì)近日取得一項(xiàng)重要突破，他們通過實(shí)驗(yàn)成功掌握了量子系統(tǒng)熱化的動(dòng)態(tài)規(guī)律，為人類深入理解并操控復(fù)雜的量子世界提供了新路徑。相關(guān)研究成果已在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表，引發(fā)學(xué)界廣泛關(guān)注。

量子系統(tǒng)的熱化過程長期困擾著科學(xué)家。當(dāng)外部能量持續(xù)輸入時(shí)，系統(tǒng)不會(huì)立即陷入混亂狀態(tài)，而是會(huì)經(jīng)歷一個(gè)相對穩(wěn)定的"預(yù)熱化平臺(tái)期"。這一階段類似于冰融化時(shí)出現(xiàn)的固液共存現(xiàn)象——即使持續(xù)加熱，溫度仍會(huì)長時(shí)間停滯在0℃，因?yàn)槟芰勘挥糜谄茐木w結(jié)構(gòu)而非提升溫度。在量子領(lǐng)域，這種反直覺現(xiàn)象的持續(xù)時(shí)間、變化節(jié)奏及其影響因素，早已超出傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的模擬能力。

研究團(tuán)隊(duì)采用自主研發(fā)的78量子比特超導(dǎo)芯片"莊子2.0"開展實(shí)驗(yàn)，通過設(shè)計(jì)不同的驅(qū)動(dòng)模式（RMD協(xié)議），成功實(shí)現(xiàn)了對預(yù)熱化平臺(tái)持續(xù)時(shí)間的精準(zhǔn)調(diào)控。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，通過改變能量輸入的節(jié)奏和方式，可以顯著延長或縮短系統(tǒng)保持相對穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間。這一發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證了量子芯片在模擬復(fù)雜系統(tǒng)方面具有經(jīng)典計(jì)算機(jī)無法比擬的優(yōu)勢。

當(dāng)預(yù)熱化階段結(jié)束后，量子系統(tǒng)會(huì)迅速進(jìn)入高度混亂狀態(tài)，此時(shí)信息在系統(tǒng)中快速擴(kuò)散，其復(fù)雜程度遠(yuǎn)超現(xiàn)有計(jì)算設(shè)備的處理能力。科研人員比喻稱，這就像冰塊完全融化后，水溫開始快速上升的過程。通過掌握這種動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變規(guī)律，科學(xué)家為開發(fā)新型量子計(jì)算技術(shù)開辟了新方向。

該研究首次在實(shí)驗(yàn)層面證實(shí)了量子系統(tǒng)熱化過程的可控性，為解決量子計(jì)算中的關(guān)鍵難題提供了重要實(shí)驗(yàn)依據(jù)。研究團(tuán)隊(duì)表示，下一步將探索更多類型的量子系統(tǒng)，進(jìn)一步驗(yàn)證相關(guān)規(guī)律的普適性，為構(gòu)建實(shí)用化量子計(jì)算機(jī)奠定基礎(chǔ)。