在微观世界的深处，未来的计算机革命在沉默中发展。 2025年8月，中国科学技术大学的泛江魏和卢·查恩团队以及上海人工智能研究所的钟汉森取得了世界的成果。这个数字可能听起来并不大，但是在量子计算的世界中，它与在针头的尖端上建造有2024个房间的精密宫殿相同。原子：了解这一进步重要性的最佳量子计算选项，首先，我们需要了解为什么科学家选择使用原子来构建量子计算机。传统计算机使用二进制位使开关仅具有点火和关闭的两个状态。量子计算机使用的量楼完全不同。像施罗德（Schrödinger）的著名猫一样，它们同时在0和1重叠。在成为量子的理想选择方面，原子具有自己的优势。想象每个人OM就像一个完美的陀螺仪，而且在本质上，更好的是，相同的原子与自然产生的标准部分完全相同，是最精致的工厂。这种自然一致性对于量子计算很重要，因为您不必担心制造错误。大自然可以帮助您建立最完美的计算机单元。原子具有良好的特征，具有不同的能量状态，并且建筑物具有不同的楼层。科学家可以使用激光从“一楼”到“上层”激发原子。这被称为Reedburg物理学状态。里德堡州的原子做出了令人惊讶的变化，尤其是“脂肪”，这可能会增加直径数千。这些“脂肪”原子具有较强的互动，就像两个充满空气互动的球体一样。这种互动正是实施量子逻辑门操作的关键，使原子可以“说话”和“协作”。镊子光学技术：魔术到驯服原子。怎么可能这些原子可以准确控制如此小的尺度？科学家发明了魔术工具 – 光学旋转。这不是科幻电影中的轻型刀柄，而是由激光束形成的微型“陷阱”。您可以想象玩大理石游戏以了解轻镊的原理。桌子上有许多小孔，大理石自然会在这些井中滚动并留在那里。光学镊子的工作原理类似，除了“井”是具有浓缩激光束的三维空间中产生的最低能量。原子就像微观世界的大理石一样，“吸引”了它们被牢牢捕获的这些观点的核心。这个陷阱不是通过物理接触来实现的，而是通过光与物质之间的相互作用产生的梯度力来实现的。通过一种称为“太空光调节器”的设备，科学家可以同时生成数百种此类光学镊子，以形成各种光学镊子。这个空间灯调制器可以可以理解为可以在太空中投射复杂的光场图案的光学超构型投影仪。每种光学草就像一个可以监禁原子的独立“单个细胞”。通过精确调整光线的强度，位置和相位，科学家可以准确控制每个原子的状态和位置，因为驾驶员指导乐团。实验安装方案（图像来源：参考[1]）是混乱到秩序的重要挑战，但实际上，科学家面临着巨大的挑战。当使用光学镊子“捕获”原子时，就像是用钓鱼网络钓鱼的一样，也不能保证它们可以在每个网格中捕获鱼。根据量子力学的随机特性，捕获原子的每个光学夹的概率仅为65％。这意味着，在使用光学镊子设计的各种品种中，有些位置成功捕获原子，而另一些位置为空。这种随机性是致命的量子计算的问题。想象一下，精心设计了200人的合唱团的形成。每个位置都有一个特定的唱歌，但是演员是随机的，有些人与人站在一起，有些是空的。这样的合唱团可以清楚地工作。同样，要使融合的量子计算机必须在每个指定位置并且没有空置空间中需要一个原子。因此，科学家必须执行原子迁移：将原子colocados移动到错误的位置，以打开位置以形成完整的基质。传统的重组方法是工作的董事，但效率低下。它使用由声学光学偏转器产生的移动光学镊子，例如“拐杖”，将原子引导到一个正确的位置。首先移动第一个原子，等待位置到达，然后移动第二个原子，然后移动第三个原子。此过程不仅需要时间，而且随着原子数量的增加而增加了及时所需的时间。一旦NU必须重新组织的原子，达到数千个，可能需要几秒钟甚至数十个秒。这次看起来很简短，但是在计算机字段中，它“很长”。这是因为当前家用计算机的CPU时钟频率已达到GHz。这意味着理论计算机速度有时每秒可能达到一千millones。更糟糕的是，在原子运动过程中也可能发生“原子逃逸”。原子非常敏感，可以获得额外的能量来“逃跑”，好像它们移动得太多，或者路线的设计不正确。这种原子损失减少了最终矩阵的质量，并影响量子计算的性能。 AI带来的革命进步是中国科学研究团队的创新已经完全改变了原子重组范式。我们设计了一个全新的解决方案，而不是一个一个人，以便所有原子都可以转移到各自的客观位置同时。这就像将其工作场景总监转换为一个超级智能的编舞系统，该系统可以命令每个演员为成千上万的团队完成精心编排的团队练习。 Lograr的第一步是解决复杂匹配。 AI系统必须确定其移动到哪个客观位置的原子。该决定将防止所有原子在移动时相互碰撞。可以保证，所有原子的总旅行距离最短。这就像成千上万夫妇的团体婚礼，确保新夫妇从座位的入口处拥有最好的路线，并且不会在大厅彼此停止。科学家使用称为“匈牙利算法”的数学方法解决了这个优化问题，并通过块处理技术实施了平行计算，这使他们能够保持大约5毫秒的计算时间，即使在数以万计的原子面前。但这还不足以知道应该去谁去。真正的挑战是如何同时精确地移动所有原子。研究团队巧妙地分解了大约20个小步骤的运动，其中包括20个基本运动中的复杂部门。在每个步骤中，原子都只会在短距离内移动，从而防止原子加热和逃脱，因为它们的移动太快。这里神经元网络的精致设计反映了AI的真正魔力。由研究团队设计的AI模型使用卷积神经元网络技术进行深度学习。这就像一个“经过特殊训练的光场设计师”，他可以在毫秒的每个阶段设计完美的全息图案。 AI大脑的结构是精致且复杂的。首先，入口层接收所有原子的当前位置和目的地位置信息，并收到标记所有参与者的当前位置和客观位置的舞台计划。此信息首先通过三个卷积层处理。每一层看起来像是可以在不同级别提取特征信息的Aspecial过滤器。接下来的三个残留块位于整个网络的中心：其余的块是深度学习中的重要创新，并通过引入“跳跃连接”，解决了深层网络培训的困难问题。可以将其想象为在工厂生产线上建立的质量检查过程。这不仅验证了当前步骤产品的质量，而且还将信息从原始材料直接传递给背面，从而确保处理层之间不会丢失关键信息。最后，网络生成两个重要图像：振幅图和一个相位图。振幅图是每个口红的每个位置中的光强度，并调节亮度。相图以相同的方式控制波相和矩水波的跌宕起伏。这两个图形共同定义了空间中光场的分布，可以精确控制每个原子的运动。但是这里还有另一个技术问题必须在这里解决。全息图基本上是在频域中，但神经网络适合在空间域中处理图像。这就像创建交响乐（频域），但您只能绘制它（空间域）。研究团队巧妙地解决了这个问题。 AI首先在空间域中生成模式，然后通过傅立叶的快速变换自动将它们转换为频域。这种转换过程是如何自动将您的分数转换为好音乐。培训AI：让机器学习编排。为了训练这个AI系统，研究人员进行了许多模拟和学习。数以万计的R模拟eorders，每个步骤都注册了原子位置，并使用了Gerchberg-Saxton TradiTional算法以产生相应的全息图作为标准响应。这个过程就像帮助学生学习编舞许多编舞视频一样。在训练过程中，始终将AI与全息图和标准响应之间的差异产生和网络参数之间的产生相提并论，并通过重新传播算法进行调整，以逐渐提高生产质量。经过大量的培训，这个AI系统不仅学会了产生高质量的全息图，而且非常快。这是一个可以以毫秒为单位完成的计算，需要传统的算法需要数十或数百毫秒。更令人惊讶的是该系统的精度。 AI可以控制每个PINZA光学的位置精度以批准近似值。这对应于发链直径的三分之一。相控制的精度约为0.2弧度，防止原子“移动运动”由于SUD引起den运动过程中的阶段变化。通过仔细的系统设计实现了极高的精度。每个运动的通过的长度仅限于几微米。相变保持较大，使原子可以舒适地“舒适地”“目的地”。打破诅咒的持续复杂性最具创新性的进步是，我在计算机科学中与我梦dream以求的“恒定时间的复杂性”。在传统方法中，搬迁时间与1,000原子和2,000个原子的数量线性地增加了1,000个原子和2秒钟的次数，可以花1000次和10秒钟的次数。严格的系统和新方法将完全打破1000个原子的重组。全息图需要52毫秒，空间灯调制器（SLM）的更新需要20毫秒。全息图计算和SLM更新可以并行执行，并用左右手绘制一个圆圈，因此可以同时执行两个进程，从而在60毫秒内将总时间留出。这一进步的重要性是创新的。这意味着量子计算机的大小不再受搬迁时间的限制。从理论上讲，科学家可以建立量子计算矩阵，其中包含数以万计或数十万个原子的量子计算矩阵，但就条件莎软件s而言，但搬迁时间仍保持在60 ms。使用这种创新技术，研究团队创建了多个世界纪录。最引人注目的成就是包含原子的2024平方矩阵结构的成功。该矩阵的设计为45×45，总共2025个位置。实际上，我们捕获并放置2024年原子。只有一个空位置，最大成功率为99.95％。 ThIS数字不仅建立了世界纪录，而且更重要的是证明了技术的可靠性和实用性。研究人员还证明了技术的灵活性，并以许多不同的配置创建了原子矩阵。他们组织了具有723个原子的“ USTC”角色，以及使用刷子等原子来为微观世界中的中国大学和技术大学编写缩写。它还包含1077个原子，类似于原子建筑商三层的构建。我们已经构建了一个三层立方体矩阵。每个原子的每一层都是完美的布置，并且层之间有一个精确的空间。从科学上讲，最重要的是三层矩阵，该基质模拟了扭曲的石墨烯结构。列表。使用752个原子，该结构在不同层之间具有20度的转弯角，从而创造出美丽的Muaré图案。这种结构在凝结的材料物理学中极为重要，可以帮助科学家S了解奇怪的身体现象，例如高温超导性。 2D和3D矩阵重组没有成千上万个原子缺陷的实验结果，似乎单张门的忠诚度达到了惊人的99.97％。也就是说，当以一个原子进行量子操作时，错误率仅为0.03％。就像弓箭手一样，只有三名弓箭手在触发10,000刺时偏离公牛的眼睛。这种非常高的精度对于量子计算很重要，因为量子状态非常脆弱，小错误可能导致完全错误的计算。双钻门的保真度为99.5％，这是量子计算中最困难的操作之一。双钻门需要两个原子之间的精确相互作用，两个舞者应该完美地工作以完成困难的动作。 99.5％的成功率意味着系统接近实用性阈值。检测的保真度达到S 99.92％。这是原子量子状态阅读的精度。它就像一个非常精确的温度计，只有八个测量值会导致较小的偏差。高度精确的状态读数对于量子计算机输出很重要。否则，即使计算过程完成，它也将无法获得正确的结果。这些最明显的完美性能ICER表明，该系统已经有基本条件来构建对故障的抵抗力的量子计算机。量子容错的计算就像建造可以支持地震的建筑物一样。即使单个组件存在问题，由于错误校正代码和冗余设计，一般结构仍然可以正常工作。由中国科学家领导的量子计算的辉煌未来是社区良好认可的国际学术界。评论者认为，这项工作标志着与原子有关的量子物理领域的重要飞跃计算效率和实验性生存能力。著名的美国物理协会杂志《物理评论信》以编辑建议的形式发表了这一发现，物理杂志选择了它作为特别报告的研究点。研究团队对未来充满信心。他们指出，通过一系列技术更新，在不包含数万个原子的情况下构建矩阵而不包含数万个原子的矩阵是完全可行的。这些更新包括使用高功率激光器提供更多的光学镊子以及配备更多现场目标镜头的更高空间灯调制器。当使用GPU组完成并行计算时，使用强大的并行处理能力来加速全息图的生成，并且可以将新的电气调节器的使用进一步降低至微秒级别，并以响应速度达到GHz水平（GHz顺序）。这允许量子COmputers以更快地完成初始化并提高一般计算的效率。这一进步的重要款项远远超出了技术本身。它代表了量子计算和品牌开发中的一个重要里程碑，在该量子计算和品牌开发中，AI技术和量子物理学的深刻整合正在开放一个新时代。如果您有一台量子计算机，其中包含成千上万或数十万个原子，那么人类可以解决许多目前尚未解决的问题。模拟了设计新药物和创新材料，优化高度复杂的物流和金融系统的复杂化学反应，探讨了宇宙的本质，包括黑洞的奥秘，甚至了解自然。正如经典计算机的发明在20世纪完全改变了人类文明一样，量子计算机也可以定义21世纪的技术全景。中国科学家的这一进步无疑是这个量子的关键步骤ture。借助DAND人工智能，量子计算的黄金时代可以在预期之前达到。这仅反映了中国的科学技术力量。这不仅是另一个光荣的章节，它跨越了未知人类的搜索和局限性。参考文献：[1] Lin，Rui等。 “为中性原子的矩阵启用了没有数千个缺陷的平行组装”物理学评论信135.6（2025）：060602。生产：流行中国科学作者：Li Rui（半导体工程师）评论
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