在量子計算領域，一項突破性研究正引發廣泛關注。中國科學院物理研究所與北京大學的聯合團隊，通過自主研發的78量子比特超導芯片“莊子2.0”，首次在實驗中觀測到量子系統特有的“預熱化”現象，并實現了對該過程的主動調控。這項成果登上國際權威學術期刊《自然》，標志著人類向理解復雜量子系統邁出關鍵一步。

量子熱化是量子系統演化的核心特征之一。當量子系統與外界環境相互作用時，其能量與信息會逐漸擴散，最終達到類似熱平衡的穩定狀態。這個過程類似于墨水在清水中自然擴散，初始的清晰邊界會隨著時間推移逐漸模糊直至消失。在量子計算機中，熱化速度直接影響量子比特的相干時間，進而決定計算結果的可靠性。

研究團隊在實驗中發現了令人意外的現象：量子系統在完全熱化之前，會經歷一個相對穩定的中間階段。這個被命名為“預熱化平臺”的階段，如同冰塊在0℃時的相變過程——雖然持續吸收熱量，但溫度保持不變，微觀結構仍保留部分初始特征。實驗數據顯示，通過精確調控驅動脈沖的頻率與強度，量子系統在預熱化階段的停留時間可被延長或縮短，最高可達數個數量級的差異。

“這顛覆了傳統認知。”項目核心成員許凱副研究員解釋道，“按照經典物理的直覺，外界驅動越強，系統應該越快達到平衡狀態。但我們的實驗證明，量子系統存在獨特的調控機制，通過設計特定的驅動協議，反而能讓系統保持有序狀態更長時間。”這種反直覺的發現，為量子信息處理開辟了新的可能性。

在“莊子2.0”芯片上，研究人員構建了包含78個超導量子比特的二維晶格結構。通過精確控制每個量子比特的微波驅動信號，團隊成功觀測到預熱化平臺的形成與演化過程。實驗數據顯示，當采用特定調制方案時，量子系統的信息保留時間可提升300%以上，同時熱化速率呈現明顯的非線性特征。這些發現為開發抗干擾量子存儲器提供了理論依據。

該研究的技術突破具有雙重價值。在基礎科學層面，預熱化現象的發現為理解量子多體系統的非平衡動力學提供了新范式，相關理論可延伸至時間晶體、多體局域化等前沿領域。在應用技術層面，通過延長預熱化平臺期，量子計算機有望在更長時間內維持計算所需的量子態，這對實現容錯量子計算具有重要意義。

目前，研究團隊正在開發新一代超導量子芯片，計劃將量子比特數量提升至500個以上。通過優化芯片架構與驅動協議，他們期望在更復雜的量子系統中驗證預熱化調控的普適性，為最終實現可驗證的量子計算優勢奠定基礎。這項持續推進的研究，正在將科幻作品中描繪的量子智能場景，逐步轉化為現實可行的技術方案。