Chinesische Wissenschaftler bauen weltgrößtes atomares Quantensystem mit 2024 Atomen auf

中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳团队与上海量子科学研究中心/上海人工智能实验室钟翰森等合作，成功构建了目前全球最大规模的无缺陷中性原子量子计算系统，实现了2024个原子的二维与三维阵列精确重排，耗时仅60毫秒，创下中性原子体系的新纪录。该成果基于人工智能驱动的实时光镊调控技术，突破了传统原子重排方法在时间复杂度、原子丢失和扩展性方面的瓶颈。传统方法受限于阵列规模增长导致的指数级时间开销，难以突破数百原子的规模。研究团队创新性地利用AI算法动态控制高速空间光调制器，精确调节光镊阵列的位置与相位，实现所有原子的并行、同步移动，从而在常数时间内完成大规模阵列重构，不受系统规模影响。这一突破使未来构建数万原子级别的无缺陷阵列成为可能，为大规模中性原子量子计算提供了关键技术支撑。 中性原子体系凭借其优异的可扩展性、高保真度量子门操作、高并行性和灵活的连接结构，被视为实现通用量子计算的重要候选平台之一。该系统通过光镊阵列囚禁中性原子，先将随机分布的原子重新排列为规则、无缺陷的晶格结构，再进行量子逻辑门操作。此次实验不仅实现了二维与三维任意构型的灵活重排，还验证了系统在高保真度下的稳定运行：单比特门保真度达99.97%，双比特门达99.5%，探测保真度高达99.92%，已达到国际领先水平。这标志着我国在中性原子量子计算领域进入世界前列。 该研究成果于2024年8月9日以“编辑推荐”形式发表于《物理评论快报》（PRL），并被美国物理学会《物理》期刊作为研究亮点重点报道。审稿人高度评价该工作“创造了2024个原子阵列的新纪录”，并认为其“代表了原子量子计算在效率与可行性上的重大飞跃”。该研究得到科技部、国家自然科学基金委、中国科学院、安徽省及上海市等多方支持，体现了我国在前沿量子科技领域的系统布局与协同创新能力。 业内专家指出，此项工作不仅是硬件规模的突破，更在于其引入AI驱动的动态调控机制，实现了从“静态控制”到“智能实时反馈”的范式转变，为未来量子处理器的自主优化与容错运行提供了新路径。中性原子平台在构建容错通用量子计算机方面展现出巨大潜力，该成果将加速其从实验室走向实用化。