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在北京，新华社报道了一则振奋人心的消息（魏梦佳记者报道）。离子阱，这种装置通过电磁场限制离子在狭小空间内活动，是推进大规模量子计算的关键物理平台。然而，如何稳定地“囚禁”众多离子并精确操控它们，以构建量子计算的基本单元——量子比特，一直是个国际性的技术挑战。 清华大学交叉信息研究院的段路明院士领导的研究团队在《自然》这一国际知名期刊上取得了重大突破。他们首次成功运用二维离子阵列，完成了迄今为止国际上规模最大的、具备“单比特分辨率”的多离子量子模拟计算，为大规模量子计算探索出新的可能路径。 离子阱技术因其长相干时间和高操控精度而备受青睐，但同时面临如何稳定控制大量离子的难题，以及如何将其实用化和工程化的挑战。团队的核心任务是提升量子比特的数量，而这正是他们研究的焦点所在。 吴宇恺，清华大学交叉信息研究院的助理教授，强调了他们的创新之处：“过去，国际上虽然有约200个离子的量子模拟计算案例，但由于无法精准识别单个离子状态和获取关键信息，这些计算对于精密模拟和大规模通用量子计算并不适用。我们的研究则借助低温一体化离子阱和二维离子阵列，实现了对512个离子的稳定‘囚禁’和冷却，这在国际上是首次。” 此外，他们还实现了对300个离子进行“单比特分辨”的量子态测量，能够精确识别每个离子的状态，这是量子计算至关重要的基础条件。量子模拟计算，作为一种预通用量子计算的重要应用形式，有助于理解复杂量子系统，对材料科学、药物研发、工程优化以及人工智能等领域的发展具有深远影响。 段路明院士表示，这项成果为探索基础科学问题提供了强大的工具，未来有望在多个领域产生实际应用价值。