78 比特系统展现量子优势，中国科学家用“庄子 2.0”芯片首次观测到预热化现象，保真度超 90%

2 月 20 日消息，中国科学院物理研究所联合国内外科研团队在超导量子计算领域取得新进展。研究团队利用自主研制的 78 量子比特超导芯片“庄子 2.0”，成功观测到随机多极驱动下的预热化现象。

该成果已发表于《自然》期刊，实验数据表明系统在 1000 次驱动周期后仍保持 90% 以上量子比特保真度。

实验中，研究人员在 6×13 量子比特阵列上实施随机多极驱动协议，初始态设置为交替半满密度波。通过调节驱动极数（n=0,1,2）和单元时长（T 最短至 3 纳秒），首次捕捉到预热化平台特征：冯诺依曼熵值与粒子数非平衡度在完全热化前保持稳定。测量结果显示预热化寿命 τ 与驱动参数符合 τ∝(1/T)²ⁿ⁺¹ 的幂律关系。

实验同时记录到子系统熵值演变的非均匀性，观测到量子态从面积律到体积律的转变。值得注意的是，78 量子比特系统在长时演化下的行为已超出当前张量网络算法的模拟能力，包括投影纠缠对态等常用数值方法出现显著偏差。

该研究由中国科学院物理所主导，北京大学、中国科学院理论物理研究所等机构参与，获得国家自然科学基金等项目支持。实验芯片集成 137 个可调耦合器，为迄今公开报道的最大规模超导量子系统热动力学实验之一。

附论文地址：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09977-x