在科幻电影《流浪地球2》中，一种名为MOSS的超级智能利用量子计算来预测和控制人类难以理解的复杂系统。这一愿景现在正在成为现实。近日，中国科学院物理研究所与北京大学合作，对一款名为“庄子2.0”的包含78个量子比特的超导芯片进行了实验。他们不仅发现了对抗性预热平台和可控规则，还展示了量子芯片在模拟复杂系统方面的独特优势。相关成果发表在世界权威学术期刊《自然》上。 “庄子2.0”超导量子芯片预热示意图。您可以通过不同的操作模式控制预热速度。 （中国科学院物理研究所提供） 量子系统的热化意味着能量和信息的自然扩散和扩散。在系统演化过程中变得均匀，最终达到接近热平衡的状态。就像将一滴墨水滴入清水中一样，墨水会慢慢扩散，直到整杯水变成相同的颜色，在这个过程中将原来的墨水擦掉。这与量子计算机中的信息存储时间直接相关，影响量子计算机的实用性。然而，研究小组发现热化不会在一夜之间发生。在量子系统变得完全混沌之前，它会进入一个称为“预热”的平台期。该研究通讯作者之一、中科院物理研究所副研究员许凯解释说，这是可热冰。冰保持在 0°C 直到完全融化成水。 “量子系统也有这样的相对稳定的阶段：系统仍然保留其初始信息，不会立即变得混乱。”这个ph值的原因现象的“反直觉”在于，常识告诉我们，强烈的脉冲会使系统迅速走向热平衡，而预热的存在表明量子系统可以减缓甚至控制走向混沌的过程。为了详细探究这一现象，研究团队利用自主研发的庄子2.0进行了实验。最终，团队实现了量子系统热速率的主动控制，并观测了预热平台的形成和演化。徐卡表示，他们发现，通过改变“预热”的节奏和方法，量子系统可以在这个p平台上停留更长时间，更快地进入下一阶段。正如科幻电影《MOSS》可以预测复杂的进化一样，现实世界的量子计算机也可以掌握经典计算机无法计算的节奏。 “通过这种类型的研究，我们离理解和控制高度复杂的环境又近了一步。许凯表示，预热平台的稳定性和可控性为量子信息存储提供了潜在的时间窗口。了解并延长这个平台期有助于保护量子态免受环境干扰，提高未来量子计算机的计算可靠性。此外，这项工作还与时间晶体、多体局域化等前沿研究相结合，为受控量子系统和人工驱动开辟了新的研究方向。研究团队表示，将继续研发大规模、高性能的超导量子芯片，探索更复杂的多体问题，努力实现“可验证、实用的量子优势”，推动量子计算从基础研究走向实际应用。
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