駕馭脆弱的量子系統，如同在風暴中維持燭火不滅。現實中，用於操控量子比特的外界驅動，往往像不斷添柴，使其迅速“升溫熱化”，最終喪失所有奇特的量子特性——這已成為量子計算與模擬走向實用的核心瓶頸。北京大學物理學院趙宏政研究員課題組、中國科學院物理研究所范桁研究員等合作者的最新研究，為此難題提供了巧妙解法：通過設計驅動場的“內部節奏”，他們成功為量子系統打造出一個“能量緩沖帶”，顯著延緩了其失控進程。該成果日前發表於國際學術期刊《自然》。

如何讓被持續驅動的量子系統保持穩定，是物理與量子科技領域的重大挑戰。研究團隊聚焦於“預熱化”這一奇妙現象，即系統在最終失控前，能進入一個行為相對穩定的中間狀態。研究團隊提出了一種名為“隨機多極驅動”的全新方案，其核心在於主動“設計”驅動的時間結構，通過抑制易引發系統“共振吸熱”的低頻部分，從源頭減緩其能量積累。這好比為喧囂的聲響譜出有序的樂章。

趙宏政介紹，實驗在一台名為“庄子二號”、包含78個量子比特的超導量子處理器上展開。研究團隊讓系統從有序狀態出發，在精心設計的隨機驅動下開始演化。結果令人振奮：系統在經歷上千個驅動周期后，並未迅速“過熱”，反而展現出一個持久的“預熱化”平台，其行為保持穩定，且穩定時間符合理論預言的普適標度律。這証明該現象並非特例，而是一種可調控的物理規律。

“研究還捕捉到量子系統內部‘糾纏熵’的快速增長。這種糾纏的快速復雜化，正是經典計算機難以模擬此類過程的原因，也反過來凸顯了量子模擬器在探索前沿物理中的獨特優勢。”趙宏政說：“它表明，通過深入物理機制的精巧設計，完全有可能在不可避免的實驗噪聲與驅動干擾中，為脆弱的量子態開辟出一個足夠長的‘黃金穩定時間窗口’。這項研究不僅深化了對非平衡量子物理的理解，更為未來實現更可靠、更強大且可擴展的量子計算與量子模擬技術，奠定了至關重要的科學基礎，標志著我們在穩住量子脈動、奔赴實用化量子時代的征程中，邁出了堅實而有關鍵意義的一步。”（記者晉浩天）