中国构建国际最大规模原子量子计算系统
——AI赋能60毫秒“排兵布阵”2024个原子，刷新世界纪录
记者今日从中国科学技术大学与上海量子科学研究中心联合获悉，潘建伟院士、陆朝阳教授团队与上海人工智能实验室钟翰森研究员团队合作，首次利用人工智能技术实现了对阵列规模“无感”的并行原子重排——在60毫秒内构建出包含2024个中性原子的无缺陷二维与三维阵列，一举将中性原子体系的无缺陷阵列规模世界纪录提高了一个数量级。相关成果8月9日以“编辑推荐”形式发表于《Physical Review Letters》，并被美国物理学会《Physics》杂志专题亮点报道。
技术突破：从“串行搬运”到“AI并行刷新”
中性原子量子计算被誉为有望率先实现容错通用量子计算的候选体系之一，其核心步骤是把光镊随机捕获的原子重排为完全无缺陷的初始阵列。传统方法需逐个或逐小批移动原子，时间随规模线性乃至平方增长，阵列规模长期停留在数百原子量级。
联合团队创新性地训练了专用AI大模型，将原子重排问题转化为频率空间的毫秒级全息图预测任务；模型实时驱动高速空间光调制器，一次性并行控制所有光镊的位置与相位，实现“常数时间”重排——无论100个还是2024个原子，重排耗时均≈60 ms。实验系统当前单比特门保真度99.97%、双比特门99.5%、探测保真度99.92%，已追平哈佛大学等国际顶尖水平。
产业意义：迈向数万原子容错量子计算机
审稿人评价该工作是“原子量子物理在计算效率和实验可行性上的重大飞跃”，为后续数万原子阵列的“秒级”初始化奠定了关键技术基础。业内分析认为，随着激光调控、光镊阵列工艺的进一步成熟，该技术可直接扩展至更高维度、更大规模的中性原子量子处理器，加速实用化容错量子计算机的到来。
下一步，团队将在上海量子科学研究中心（合肥实验室上海基地）启动“万原子阵列”工程验证，并联合产业伙伴探索量子化学模拟、组合优化等首批商业化应用场景。
关于团队
本研究得到中国科技部、国家自然科学基金委、中国科学院、安徽省、上海市及新基石科学基金会等支持。联合团队横跨中国科大合肥本部与上海研究院、上海人工智能实验室，形成了“AI+量子+工程”深度融合的协同攻关范式。
该成果标志着我国在中性原子量子计算领域实现了从跟跑到并跑再到领跑的跨越式发展，为全球量子计算研究提供了全新的技术路径和解决方案。
