我们国内有个研究组,在研究量子系统怎么变热的时候,搞出了大新闻。量子世界的这些运行规则,一直都是现代物理学里大家想不通的难题。平时要是有外力把系统弄乱了,它吸收能量还有消散信息的过程——也就是“热化”——通常特别复杂,一点儿都不讲理。最麻烦的是,在彻底混乱前,系统会有个不太稳定又很难琢磨的“预热”阶段。这时候系统持续多久、变化多快,以及有哪些因素影响它,一直都是经典计算机算不出来的事儿,成了咱们搞不懂量子系统的大障碍。 面对这个难题,中国科学院物理研究所就联合国内一些厉害的科研单位,专门盯着量子模拟这块硬骨头下手了。研究团队设计了个叫“庄子2.0”的超导量子处理器,芯片上一共塞进了78个高性能的量子比特,操纵起来特别顺手,性能也稳定。有了这个好东西做实验平台,他们就能精密地制备、控制和测量量子态了。最后他们成功在人造的量子系统里看到了很清晰的“预热”平台现象。更让人高兴的是,他们通过改变实验参数,第一次弄清楚了这个平台能持续多久到底和系统内部怎么相互作用、外面的动力条件有什么关系的定量规律。这就好比给我们找了个观察量子世界复杂“心跳”的窗口和标尺。 这篇研究文章在国际顶级杂志一发表,立马就得到了外国同行的大力夸奖。好多专家都说这活儿做得漂亮,精准地摸到了多体量子系统动力学的核心关键。它的科学价值主要体现在三方面:第一是给咱们搞非平衡态量子统计物理理论提供了新的实验证据和观察点;第二是证明了中等规模的量子处理器在处理传统计算机算不动的复杂问题时特有优势;第三是让我们看到了以后能开发更高效算法去解决材料、药物、能源这些领域复杂问题的希望。 这次咱们国家科研团队在量子热化这块基础研究上的原创突破,不光是咱们在量子科技这个战略前沿有实力的体现,也为后面开发实用的模拟计算工具打下了基础。它告诉咱们,随着咱们对量子行为测量和控制越来越准,咱们正在一步步揭开量子世界的神秘面纱,朝着最后用这些原理去解决大问题的目标大踏步迈进。