新民晚報訊 （記者 易蓉）不到60毫秒就能成功構建多達2024個(gè)原子的無(wú)缺陷二維和三維原子陣列，刷新了中性原子體系無(wú)缺陷原子陣列規模的世界紀錄。記者昨天獲悉，上海量子科學(xué)研究中心（合肥實(shí)驗室上?；兀?、上海人工智能實(shí)驗室、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)聯(lián)合團隊，利用人工智能技術(shù)，實(shí)現了高度并行性以及與陣列規模無(wú)關(guān)的常數時(shí)間消耗，高效實(shí)現中性原子體系無(wú)缺陷原子規模陣列。

該實(shí)驗在上海首次構建成功，為大規模中性原子量子計算奠定了關(guān)鍵技術(shù)基礎。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(huì )《物理》作為研究亮點(diǎn)專(zhuān)門(mén)報道。

中性原子體系因優(yōu)異的擴展性、高保真度量子門(mén)、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(guò)重排技術(shù)將初始隨機填充的原子陣列轉換成無(wú)缺陷原子陣列?！皞鹘y方式只能挪動(dòng)逐個(gè)或幾個(gè)原子，但是隨著(zhù)陣列規模增大，效率就成為了阻礙?！鄙虾Ｈ斯ぶ悄軐?shí)驗室青年科學(xué)家、上海創(chuàng )智學(xué)院全時(shí)導師鐘翰森解釋?zhuān)芟抻陔S陣列規模增長(cháng)的時(shí)間復雜度、原子丟失、計算速度等，陣列規模停留在幾百個(gè)原子的水平，難以進(jìn)一步擴展。

如果無(wú)法高效獲得無(wú)缺陷原子陣列，等于無(wú)法完成量子計算的初始化，何談未來(lái)。既然一次一次排太慢，索性集體重排，同步移動(dòng)。在上海人工智能實(shí)驗室，研究團隊創(chuàng )新性地研發(fā)人工智能技術(shù)，實(shí)時(shí)驅動(dòng)高速空間光調制器進(jìn)行動(dòng)態(tài)刷新，通過(guò)對光鑷陣列位置和相位的精確控制，同時(shí)移動(dòng)所有原子。

研究團隊演示了二維和三維原子陣列的任意構型重排，實(shí)現了高達2024個(gè)原子的無(wú)缺陷陣列，總耗時(shí)僅為60毫秒。值得一提的是，隨著(zhù)原子陣列規模增大，該重排方法耗時(shí)保持不變，因此未來(lái)可直接應用于數萬(wàn)原子規模的無(wú)缺陷陣列重排。

目前，該系統單比特門(mén)保真度達99.97%，雙比特門(mén)保真度達99.5%，探測保真度達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。

研究成果發(fā)布后，也引起國際同行的熱切關(guān)注。審稿人認為這一工作“標志著(zhù)原子相關(guān)量子物理領(lǐng)域在計算效率和實(shí)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(shí)用的優(yōu)勢，對于原子陣列實(shí)驗這一龐大且不斷發(fā)展的研究群體將具有重要吸引力”。

研究團隊認為，該成果是中性原子量子計算的核心技術(shù)和部件，未來(lái)隨著(zhù)量子計算這一路線(xiàn)的發(fā)展，這項“源自中國”的技術(shù)能成為一個(gè)里程碑。