中国团队掌握量子系统热化节奏 预热化平台可控规律发现

中国科学院物理研究所的科研团队和合作者们通过实验,掌握了量子系统的热化节奏,使人们离理解和控制高度复杂的量子世界更近了一步。相关成果已在1月28日发表于国际学术期刊《自然》。

中国团队掌握量子系统热化节奏

在科幻电影《流浪地球2》中,依赖量子计算的超级智能体"MOSS"能够预测和掌控人类难以理解的复杂系统。现实中,当量子系统被外部力量不断推动时,它的"热化"过程并不总是单调进行,而可能在完全混乱前停留在一个短暂却稳定的阶段。这个反直觉的"预热化"会持续多久、何时加快或减慢,以及受到哪些因素影响,早已超出经典计算机的预测能力。

中国团队掌握量子系统热化节奏 预热化平台可控规律发现

给量子系统"加热"好似给一块冰升温。一开始温度上升很快,随后进入冰和水共存的阶段。此时即便继续加热,温度依旧长时间卡在0℃不再上升,因为能量被用来"融冰"而不是升温。量子系统中也出现了类似情形——外界不断输入能量,但系统并没有立刻变得混乱,而是停留在一个相对稳定的"预热化平台"。通过改变加热的方式和节奏,科学家可以调节平台的持续时间。只有当这个阶段结束后,系统才会像冰完全融化后那样,内部状态迅速变得复杂,信息在整个系统中扩散,其复杂程度经典计算机已经无法算准。

中国团队掌握量子系统热化节奏 预热化平台可控规律发现

科研团队在一块包含78个量子比特的超导芯片"庄子2.0"上进行了实验,不仅发现了预热化平台和可控规律,还展示了量子芯片在模拟复杂系统上的独特优势。通过这样的研究,我们对理解和控制高度复杂的量子世界有了新的进展。

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