量子计算因其超强的信息处理能力而备受瞩目，但其发展面临一个根本性难题：量子系统在演化过程中会逐渐失去有序性，最终陷入完全混乱的热化状态。该现象如同一滴墨水滴入清水后逐渐扩散，最初的信息特征随之消散。对需要长时间保持信息完整性的量子计算应用来说，热化过程构成了严重障碍。 然而，热化并非瞬间发生。在系统完全陷入混乱之前，存在一个被称为"预热化"的中间阶段。在这一阶段，量子系统虽然受到外场驱动，但仍能维持相对稳定的状态，就像冰在0摄氏度时持续吸收热量却暂不升温一样。这个关键的"缓冲期"能够持续多久、如何控制其长短，长期以来只停留在理论推测阶段，其复杂程度已超出经典计算机的计算能力。 中国科学院物理研究所的科研团队通过创新性方法突破了这一瓶颈。他们在包含78个量子比特的超导芯片"庄子2.0"上，采用了名为"随机多极驱动"的新型调控技术。这种方法通过精心设计意义在于非周期性和自相似特征的驱动序列，并灵活调节其复杂度和节奏，实现了对预热化过程的精准控制。论文共同通讯作者、中国科学院物理所研究员范桁表示，科研人员就像指挥家一样，成功地延长或缩短了预热化的持续时间。 在实验中，研究团队清晰观测到了预热化过程的关键特征。在平台期内，系统的混乱度增长被显著抑制，信息保持相对集中；而一旦系统跨越平台期，复杂度便会急剧上升，信息迅速扩散至整个系统。这一发现为理解和控制量子系统的动力学演化提供了新的视角。 该研究成果在于为实现更稳定、更可控的量子计算与模拟奠定了坚实基础。通过对预热化过程的主动调控，科研人员可以在量子计算过程中维持系统的有序性，延长有效计算时间，从而提高量子计算的实用性和可靠性。这对于推进量子计算从理论走向实际应用具有重要推动作用。
这项基础研究的突破再次证明，关键核心技术的突破往往源于对基础科学问题的深入探索。随着量子调控技术的不断精进，人类距离实现真正实用的量子计算机又迈出坚实一步。未来，这项技术不仅将推动量子计算实用化进程，还可能为新材料研发、药物设计等需要复杂模拟的领域带来革命性变革。