【科技資訊】我國構建世界最大規模原子量子計算系統 刷新中性原子陣列規模世界紀錄

　　近日，中國科學技術大學潘建偉院士、陸朝陽教授團隊與上海量子科學研究中心 / 上海人工智能實驗室鐘翰森研究員團隊合作，利用人工智能技術突破傳統限制，在 60 毫秒内成功構建包含 2024 個原子的無缺陷二維和三維原子陣列，刷新中性原子體系無缺陷陣列規模的世界紀錄。相關成果以 “編輯推薦” 形式發表于《物理評論快報》，并被美國物理學會《物理》期刊作為研究亮點專題報道，為大規模中性原子量子計算奠定了關鍵技術基礎。

　　中性原子體系：量子計算的潛力平台與技術瓶頸

　　中性原子體系因具備優異的擴展性、高保真度量子門、高并行性及靈活連接性，被視為量子計算與量子模拟的核心潛力平台。其技術路徑是通過光鑷陣列囚禁中性原子，先将初始随機分布的原子重排為無缺陷陣列，再進行量子邏輯門操作。

　　然而，傳統重排方法存在三大瓶頸：一是時間複雜度随陣列規模增長而急劇上升;二是原子在移動過程中易丢失;三是計算速度有限，導緻陣列規模長期停留在幾百個原子水平，難以滿足大規模量子計算的需求。

　　人工智能賦能：60 毫秒實現 2024 個原子無缺陷重排

　　研究團隊創新性引入人工智能技術，通過實時驅動高速空間光調制器動态刷新，精确控制光鑷陣列的位置與相位，實現所有原子的同步移動。這一突破帶來三大優勢：

　　規模躍升：成功構建 2024 個原子的無缺陷陣列，遠超此前國際紀錄;

　　效率突破：總耗時僅 60 毫秒，且耗時不随陣列規模增大而增加，為未來擴展至數萬原子規模奠定基礎;

　　性能領先：系統單比特門保真度達 99.97%，雙比特門保真度達 99.5%，探測保真度達 99.92%，追平美國哈佛大學等代表的國際最高水平。

　　意義與評價：為容錯通用量子計算機鋪路

　　審稿人評價該成果 “标志着原子量子物理領域在計算效率和實驗可行性上的重大飛躍”，認為其 “創新方法具有明确實用優勢，對原子陣列研究群體極具吸引力”。

　　該突破不僅刷新了中性原子陣列的規模紀錄，更通過人工智能與量子技術的融合，解決了大規模量子計算的核心技術瓶頸，為構建基于中性原子陣列的容錯通用量子計算機提供了堅實支撐，推動我國在量子計算領域持續保持國際領先地位。