我国科研团队解锁量子系统“预热化”密码 迈向复杂量子世界新台阶

中国科学院物理研究所的科研团队近日取得一项重要突破，他们通过实验成功掌握了量子系统热化的动态规律，为人类深入理解并操控复杂的量子世界提供了新路径。相关研究成果已在国际权威学术期刊《自然》上发表，引发学界广泛关注。

量子系统的热化过程长期困扰着科学家。当外部能量持续输入时，系统不会立即陷入混乱状态，而是会经历一个相对稳定的"预热化平台期"。这一阶段类似于冰融化时出现的固液共存现象——即使持续加热，温度仍会长时间停滞在0℃，因为能量被用于破坏晶体结构而非提升温度。在量子领域，这种反直觉现象的持续时间、变化节奏及其影响因素，早已超出传统计算机的模拟能力。

研究团队采用自主研发的78量子比特超导芯片"庄子2.0"开展实验，通过设计不同的驱动模式（RMD协议），成功实现了对预热化平台持续时间的精准调控。实验数据显示，通过改变能量输入的节奏和方式，可以显著延长或缩短系统保持相对稳定状态的时间。这一发现验证了量子芯片在模拟复杂系统方面具有经典计算机无法比拟的优势。

当预热化阶段结束后，量子系统会迅速进入高度混乱状态，此时信息在系统中快速扩散，其复杂程度远超现有计算设备的处理能力。科研人员比喻称，这就像冰块完全融化后，水温开始快速上升的过程。通过掌握这种动态转变规律，科学家为开发新型量子计算技术开辟了新方向。

该研究首次在实验层面证实了量子系统热化过程的可控性，为解决量子计算中的关键难题提供了重要实验依据。研究团队表示，下一步将探索更多类型的量子系统，进一步验证相关规律的普适性，为构建实用化量子计算机奠定基础。