中国科研团队借‘庄子2.0’在量子模拟器实现新研究突破

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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（身上）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》里，有依赖量子计算的超级智能体“MOSS”，它能够预测并掌控人类难以理解的复杂系统。这恰是现实量子世界所面临的难题，当量子系统被外部力量持续推动时，它的“热化”，也就是吸收能量和丢失信息的过程，并非总是单调进行，而是有可能在完全混乱之前停留在一个短暂却稳定的阶段。这个反直觉的“预热化”会持续多长时间，何时加快或者减慢，又受到哪些因素的影响，早已超出经典计算机的预测能力。

给量子系统进行“加热”，这就如同给一块冰去提升温度，开始的时候，温度上升得特别快，之后便进入了冰和水共同存在的阶段，在这个时候，就算持续进行加热操作，温度却依旧会在很长时间内纠结于0摄氏度而不再上升，原因在于能量被拿去“融冰”了，并非用于升温，量子系统里也出现了类似的这种情形，那就是外界持续不断地输入能量，然而系统并没有马上变得混乱不堪，而是停留在一个相对稳定的“预热化平台”，借助调整加热的方式以及节奏，科学家能够调控平台的持续时长。这个阶段结束了之后，系统才会如同冰完全融化那样，内部状态在迅速间变得复杂起来。此时，信息在整个系统里扩散，其复杂程度使得经典计算机已经没办法算准确了。

中国科学院物理研究所科研团队，与北京大学的合作者一起，在一块超导芯片“庄子2.0”上做实验，该芯片包含78个量子比特，他们不仅发现了预热化平台以及可控规律，还展示了量子芯片在模拟复杂系统方面的独特优势。如同科幻作品里的 “MOSS” 能够预测复杂演化这般，现实当中的量子计算机也能够把握那些经典计算机算不清楚的节奏。借助这样的研究，我们距离理解并控制高度复杂的量子世界，又迈进了一步。