中国科学家成功构建2024个无缺陷原子阵列，刷新量子计算世界纪录
时间：2025-08-19 09:50
小编：小世评选
近日，中国科学技术大学的潘建伟教授和陆朝阳教授，与上海量子科学研究中心的钟翰森研究员及其团队共同宣布，成功利用人工智能技术构建了高达2024个无缺陷原子阵列，打破了以往的中性原子量子计算世界纪录。这一突破性进展标志着量子计算领域进入了一个崭新的时代，为后续的量子计算和量子模拟提供了坚实的技术基础。
在这一重大的科研进展中，研究人员使用了光镊阵列技术对中性原子进行精确控制。中性原子因其具有优异的扩展性和高保真度的量子门操作能力，被认为是极具前景的量子计算。构建无缺陷的原子阵列一直困扰着研究者。传统的重排方法在面对庞大规模的原子阵列时，往往因为时间复杂度、原子损失和计算速度的问题，限制了其扩展能力，导致科学家们只能停留在几百个原子的阵列规模上。
为了解决这一难题，研究团队创新性地引入了人工智能技术，实现了高度的并行性和常数时间消耗，即使阵列规模大幅增加，时间消耗也得以保持在60毫秒。这种方法结合了动态实时更新的空间光调制器，能够在一瞬间对光镊阵列的位置和相位进行精准控制，从而实现对所有原子同时移动和重排。这一创新使得构建2024个原子的无缺陷二维和三维阵列成为可能，为量子逻辑门操作奠定了良好的基础。
该系统的单比特门保真度达到99.97%，双比特门保真度为99.5%，探测保真度更是高达99.92%，这些优越的性能使其追平了国际水平，特别是在涉及到中性原子阵列的容错通用量子计算机构建方面，具有里程碑式的意义。研究人员相信，随着技术的进一步发展，未来将能够在数万原子的规模上实现无缺陷的原子阵列重排，这将为量子计算的广泛应用提供更多可能性。
这一成果的发表引起了广泛关注。国际学术期刊《物理评论快报》对此进行了报道，审稿人也对此项研究工作给予了高度评价，称其创造了新的纪录，并对原子相关量子物理领域在计算效率和实验可行性方面的重大飞跃表示赞赏。这样的认可不仅说明了这一工作的科学价值和应用潜力，也为中国在全球量子计算领域的影响力提升增添了厚重一笔。
可以预见，随着量子技术的不断进步，中性原子体系将在量子计算、量子通信和量子模拟等多个领域展现出更加广泛的应用前景。中国科学家们的努力也为全球量子科技的发展注入了新的动力，推动了人类对量子世界理解的进一步深化。
通过这一先进技术的开发与应用，研究团队不仅刷新了过去的纪录，也让人们看到了量子计算未来的无限可能性。科学家们的探索将继续推动技术的进步，迎接一个量子计算的新纪元。
