全球顶级科学期刊《自然》杂志近日刊登了一项来自中国科学院物理研究所的重要研究成果，该研究在量子计算领域取得突破性进展。科研团队通过创新性的随机多极驱动（RMD）技术，成功实现了对量子预热化平台持续时间的精准调控，为量子计算的发展提供了新的理论基础和技术路径。
量子计算因其潜在的“量子优越性”备受关注。2019年，谷歌利用53量子比特的超导处理器“悬铃木”，在随机量子电路采样任务中仅用200秒就完成了当时最强超算需要1万年才能完成的计算量，这一成果引发了全球对量子计算的高度关注。然而，要实现量子计算的通用化并超越经典计算机，仍需克服量子退相干、量子纠错等关键技术难题。量子预热化平台作为量子系统信息存储的重要技术，其稳定性和可控性直接关系到量子计算的实用性。
此次研究中，中科院物理研究所团队在78量子比特的“庄子2.0”芯片上首次观测到可调控的预热化平台。这一成果不仅验证了近年来量子计算领域的一系列重要理论，还进一步证实了“量子优越性”的存在。研究团队通过设计随机多极驱动协议，成功解决了量子多体系统在随机驱动下的预热化问题，为量子计算的实际应用奠定了基础。
研究负责人范桁表示，此次实验的核心在于验证大规模量子比特系统中预热化平台的存在及其可控性。他指出，尽管78量子比特的芯片并非当前最高比特数的超导芯片，但已达到国际先进水平。研究的关键在于解决科学问题，而非单纯追求比特数。通过量子计算平台，团队成功回答了经典计算机无法解决的复杂问题，展示了量子计算在特定领域的优势。
范桁还提到，量子计算的发展需要“沿途下蛋”，即在解决科学问题的过程中不断积累经验和技术。此次研究不仅推动了量子计算的前沿发展，还为量子计算机的实际应用提供了案例。他举例说，2019年谷歌宣称实现了量子优越性，但2022年中国科学院理论物理研究所的团队通过经典算法在15小时内完成了相同任务，证明经典计算的潜力尚未被充分挖掘。因此，量子计算的优势需要基于现有知识和算法进行客观评估。
在谈到量子计算的未来时，范桁认为，量子计算机的作用将首先体现在科研领域，如物理、化学和人工智能等。他比喻说，超级计算机刚建成时也曾闲置一段时间，但随着需求的增加，其价值逐渐显现。量子计算机同样如此，未来五到十年内，其科学价值将更加突出。然而，当前量子计算仍面临技术障碍，如大规模量子计算的精度问题和技术路径的不确定性。超导量子计算、中性原子量子计算和离子阱量子计算等路径各有优势，最终哪种技术会成为主流尚需观察。
范桁进一步指出，解决精度问题和扩展性问题是实现通用量子计算机的关键。随着精度的提升，量子纠错技术将取得突破，最终推动量子计算向百万量子比特级别发展。他预计，这一目标可能在十年左右实现。回顾个人经历，范桁表示，2000年刚进入量子计算领域时，大多数人认为其商业化需要五十年时间，但如今预期已大幅提前。尽管不同人对量子计算的发展时间表存在分歧，但他对其变革性潜力充满信心。
