新民晚報訊 （記者 易蓉）不到60毫秒就能成功構(gòu)建多達(dá)2024個原子的無缺陷二維和三維原子陣列，刷新了中性原子體系無缺陷原子陣列規(guī)模的世界紀(jì)錄。記者昨天獲悉，上海量子科學(xué)研究中心（合肥實驗室上?；兀?、上海人工智能實驗室、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊，利用人工智能技術(shù)，實現(xiàn)了高度并行性以及與陣列規(guī)模無關(guān)的常數(shù)時間消耗，高效實現(xiàn)中性原子體系無缺陷原子規(guī)模陣列。

該實驗在上海首次構(gòu)建成功，為大規(guī)模中性原子量子計算奠定了關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果于2025年8月9日以“編輯推薦”的形式發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上，并被美國物理學(xué)會《物理》作為研究亮點專門報道。

中性原子體系因優(yōu)異的擴(kuò)展性、高保真度量子門、高并行性和任意的連接性，成為極具潛力的量子計算和量子模擬平臺，吸引了全球科學(xué)家的關(guān)注。在這一領(lǐng)域，通常使用光鑷陣列囚禁中性原子，通過重排技術(shù)將初始隨機填充的原子陣列轉(zhuǎn)換成無缺陷原子陣列?！皞鹘y(tǒng)方式只能挪動逐個或幾個原子，但是隨著陣列規(guī)模增大，效率就成為了阻礙?！鄙虾Ｈ斯ぶ悄軐嶒炇仪嗄昕茖W(xué)家、上海創(chuàng)智學(xué)院全時導(dǎo)師鐘翰森解釋，受限于隨陣列規(guī)模增長的時間復(fù)雜度、原子丟失、計算速度等，陣列規(guī)模停留在幾百個原子的水平，難以進(jìn)一步擴(kuò)展。

如果無法高效獲得無缺陷原子陣列，等于無法完成量子計算的初始化，何談未來。既然一次一次排太慢，索性集體重排，同步移動。在上海人工智能實驗室，研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地研發(fā)人工智能技術(shù)，實時驅(qū)動高速空間光調(diào)制器進(jìn)行動態(tài)刷新，通過對光鑷陣列位置和相位的精確控制，同時移動所有原子。

研究團(tuán)隊演示了二維和三維原子陣列的任意構(gòu)型重排，實現(xiàn)了高達(dá)2024個原子的無缺陷陣列，總耗時僅為60毫秒。值得一提的是，隨著原子陣列規(guī)模增大，該重排方法耗時保持不變，因此未來可直接應(yīng)用于數(shù)萬原子規(guī)模的無缺陷陣列重排。

目前，該系統(tǒng)單比特門保真度達(dá)99.97%，雙比特門保真度達(dá)99.5%，探測保真度達(dá)99.92%，已追平以美國哈佛大學(xué)為代表的國際最高水平，為構(gòu)建基于中性原子陣列的容錯通用量子計算機奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

研究成果發(fā)布后，也引起國際同行的熱切關(guān)注。審稿人認(rèn)為這一工作“標(biāo)志著原子相關(guān)量子物理領(lǐng)域在計算效率和實驗可行性方面的一次重大飛躍”，“是一種創(chuàng)新的方法，具有明確且實用的優(yōu)勢，對于原子陣列實驗這一龐大且不斷發(fā)展的研究群體將具有重要吸引力”。

研究團(tuán)隊認(rèn)為，該成果是中性原子量子計算的核心技術(shù)和部件，未來隨著量子計算這一路線的發(fā)展，這項“源自中國”的技術(shù)能成為一個里程碑。