文章导读
当量子计算还在为“如何稳定操控更多量子比特”而头疼时，一项来自中国的技术正以惊人的速度重新排列原子，为通用量子计算机铺路。中国科大的科学家们利用人工智能，在短短60毫秒内，精准构建了超过2000个原子的完美阵列，并创造了关于“薛定谔的猫”的原子动画视频。这项入选国际物理学年度重大进展的研究，如何将科幻般的原子操控变为现实？它又怎样将量子计算机的梦想拉近了一大步？
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12月15日，美国物理学会（American Physical Society）旗下的Physics网站公布2025年国际物理学领域九项重大进展（“Highlights of the Year”）。其中，中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等与上海人工智能实验室钟翰森等合作完成的高速原子重排实验，与宇宙三维地图、中微子激光、黑洞合并信号探测等重要成果入围。
图1：美国物理学会公布2025年重大进展
中性原子体系因优异的扩展性、高保真度量子门、高并行性和任意的连接性，成为极具潜力的量子计算和量子模拟平台。中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等与上海人工智能实验室钟翰森等合作，利用人工智能技术实现了高度的并行性以及与阵列规模无关的常数时间消耗，在60毫秒内成功构建了多达2024个原子的无缺陷二维和三维原子阵列，创造了当时中性原子体系无缺陷原子阵列规模的世界纪录。目前，该系统单比特门保真度达99.97%，双比特门保真度达99.84%，探测保真度达99.92%，关键指标达到国际领先水平，为构建基于中性原子阵列的容错通用量子计算机奠定了技术基础。
图2：薛定谔猫思想实验的原子视频
Physics介绍，为展示这种可快速重组数千原子的新系统，研究人员用549个原子作为可移动像素，制作了一个关于薛定谔猫思想实验的卡通视频，展示了铷原子在光镊陷阱阵列中以创纪录的速度被新开发的AI系统移动重组、连续形成不同图像的过程，这是Physics今年浏览量最大的视频。Physics评价，这种高速的原子重排技术，对未来基于原子的量子计算机而言至关重要。
美国物理学会Physics网站报道：
https://physics.aps.org/articles/v18/191
论文链接：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/2ym8-vs82
（物理学院、合肥微尺度物质科学国家研究中心、中国科学院量子信息与量子科技创新研究院、科研部）
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