捕获11000个原子之后，中国冷原子量子计算正在造“真机”

  将原子冷却至接近绝对零度，再用激光形成的光镊将其逐个捕获、排列成整齐的阵列。每个被捕获的原子即成为一个量子比特，这便是冷原子量子计算的基本图景。

  日前，由清华大学、两仪万象等单位联合组建的“冷原子量子计算北京市重点实验室”正式揭牌投运，为原子量子计算从基础研究迈向产业应用提供坚实平台支撑。清华大学高等研究院教授、实验室主任翟荟在接受记者采访时介绍，冷原子物理研究的是原子气体冷却至极低温后所展现的量子态与量子性质，属于基础研究范畴，但其成果已广泛应用于量子计算、量子精密测量和量子通信等领域。

  翟荟指出，原子路线最根本的优势在于其“全同性”。“所有同一种原子都是一模一样的，能抓到多少个原子，就有多少比特。”他解释，原子天然一致，无需像芯片制造那样逐一保障品质，因此原子路线的可扩展性优势更足。

  然而，原子源这一关键环节曾面临封锁。翟荟介绍，2024年团队成立后，原子源即被列为首要攻关的核心元器件。如今，自研原子源的成本已大幅下降，第二代系统也已投入使用。

  过去两年，这一领域的全球纪录由加州理工学院保持——6100个原子。“之所以停留在6100，是因为产生光镊数量的传统技术遇到了瓶颈。”翟荟说。2024年下半年，团队决定转换技术路线，利用光学超表面技术投射光镊阵列。

  2026年4月18日，团队首次实现了10064个原子的捕获与排列。值得关注的是，加州理工学院的6100个原子需要两台激光器合束，而清华团队的10064个仅用一台激光器即完成。“一旦跑通了这项技术，我们就把比特规模真正推到了万量级。”翟荟表示。

清华大学团队采用光学超表面投射光镊阵列的新技术，实现了11000个原子的稳定捕获

  这是当前量子计算多条技术路线中，可获取的比特资源首次跨入万量级。

  万量级意味着什么？“比特数的资源消耗，基本上都在万量级。要真正拥有万量级的物理比特，未来才能解决实际的量子计算问题。”翟荟说。万规模原子阵列是高性能量子计算机的核心基础，不仅大幅提升量子模拟、复杂优化算力，也为国产原子量子计算整机工程化、持续向更大比特规模迭代奠定核心硬件基础。依托设备带来的超强算力，能够高效处理分子仿真、新药研发、能源气象优化、密码演算等复杂任务。

清华大学团队开发的毫米量级光学腔

  翟荟认为，从抓到控到算到纠，这四步全跑完，才真正是一台万量级上运行的量子计算机。据了解，目前，团队已开发出操控万量级原子的AI算法，下一步将依次推进控制、计算与纠错。“每一步都有很多困难，但我们没有看到原则性的障碍，跑到一台万量级可纠错的量子计算机，只是时间问题。”

  据了解，团队前期发展的大规模原子阵列捕获与重排、高质量里德堡激发、高保真单双比特门等核心技术，正由两仪万象逐步集成至第一代工程化整机中，预计将于明年春天正式发布。（记者 武玥彤；实习生 贾月）

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