位于怀柔科学城的综合极端条件实验装置，助力了量子科学新成果产出。在该装置完成封装的量子超导芯片“庄子2.0”驱动下，我国科研团队成功模拟了量子计算中“热化”现象导致信息传递丢失的过程，国际首次在量子模拟器上实现超越周期的随机驱动可调预热化系统性研究。1月29日，该成果在《自然》杂志发表。

RMD驱动及“庄子2.0”超导量子芯片预热化示意图

提起量子计算超级智能体，科幻电影《流浪地球2》中的550W就是典型案例。但在现实阶段，量子世界的运算面临着一个无法避免的难题，在量子系统被外部力量不断推动时，会出现“热化”现象，在吸收能量的同时导致信息丢失。然而，这个过程并不一定是线性向前发展，中间可能出现短暂稳定的平台期——预热化平台。

“就像我们加热一块冰，起初温度上升很快，但当它进入冰水混合物阶段，在一段时间内都会保持0摄氏度，熵增被抑制，直到冰全部融化后再快速升温。”中国科学院物理研究所研究员范桁举例解释，对量子系统来说，要回答这个相对稳定的平台期会持续多久、受到哪些因素影响、是否会加快或减慢，已经超出了经典计算机的预测能力。

一枚承载着中国科学家浪漫情怀的量子超导芯片，为这些问题给出了答案。这款芯片的加工制造，有综合极端条件实验装置超导量子计算实验平台的贡献。第一代包含43个量子比特的芯片，成功模拟了“侯世达蝴蝶”能谱。范桁引用“庄周梦蝶”的典故，为它取名“庄子”。“庄子2.0”芯片则升级为78个量子比特，它无需计算，而是通过量子比特的自然演化，模拟量子系统的物理模型，让科研人员获知系统内能量和信息分布的过程规律，并看到了明确的平台期。

“这项研究，让我们距离理解和控制高度复杂的量子世界又近了一步。”范桁表示，量子计算机的研发必须攻克“热化”难关，否则就像在雪地上写字，一旦雪融化，信息就不复存在。“庄子”芯片的模拟数据，能帮助科研人员找到调控平台期的规律，有望提升量子信息存储能力，助力量子计算的发展。

接下来，“庄子”芯片还将升级，范桁团队计划研制100比特以上的更大规模超导量子芯片。比特数的提升，是实现更大规模、联机量子计算实验的重要基础，团队将力争展现可验证的实用化量子优势，对更多量子多体系统进行模拟验证。

来源：北京日报客户端

记者：刘苏雅