中国科学技术大学与上海量子科学研究中心等单位合作，利用人工智能技术突破了中性原子体系在构建无缺陷原子阵列规模上的瓶颈。研究团队通过实时驱动高速空间光调制器，以恒定时间消耗实现了高度并行化操作，在60毫秒内成功构建了多达2024个原子的二维和三维无缺陷原子阵列，刷新了世界纪录。该创新方法解决了传统重排技术的局限性，为大规模中性原子量子计算奠定了关键技术基础，并已在量子门保真度上达到国际顶尖水平，为通用量子计算机的构建铺平了道路。

⚛️ **AI驱动的原子阵列重排技术：** 研究团队创新性地运用人工智能技术，实时控制高速空间光调制器，实现了对光镊阵列位置和相位的精确控制，能够同时移动所有原子。这一突破解决了传统重排技术在时间复杂度、原子丢失和计算速度上的限制，使得构建大规模无缺陷原子阵列成为可能。

🚀 **刷新原子阵列规模世界纪录：** 该技术成功在60毫秒内构建了多达2024个原子的无缺陷二维和三维原子阵列，刷新了中性原子体系无缺陷原子阵列规模的世界纪录。更重要的是，该方法的耗时与阵列规模无关，预示着未来可以直接应用于数万原子规模的无缺陷阵列重排，为量子计算的进一步扩展奠定了基础。

🔬 **达到国际顶尖的量子门保真度：** 该系统在实验中实现了99.97%的单比特门保真度，99.5%的双比特门保真度，以及99.92%的探测保真度，这些指标已与国际最高水平持平。高保真度的量子门操作是实现容错通用量子计算的关键，为构建可靠的量子计算机提供了坚实的技术保障。

💡 **为大规模量子计算奠定基础：** 中性原子体系因其优异的扩展性、高保真度量子门、高并行性和任意连接性，被认为是极具潜力的量子计算和量子模拟平台。此次AI技术在原子阵列规模和操作效率上的突破，为充分发挥中性原子体系的优势，实现大规模、高效率的量子计算提供了关键的技术支撑。

IT之家 8 月 12 日消息，合肥国家实验室 / 中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳教授等与上海量子科学研究中心 / 上海人工智能实验室钟翰森研究员等同事合作，利用人工智能技术，实现了高度的并行性以及与阵列规模无关的常数时间消耗，在 60 毫秒内成功构建了多达 2024 个原子的无缺陷二维和三维原子阵列，刷新了中性原子体系无缺陷原子阵列规模的世界纪录。该方法为大规模中性原子量子计算奠定了关键技术基础。

相关研究成果于 2025 年 8 月 9 日以“编辑推荐”的形式发表在国际学术期刊《物理评论快报》上，并被美国物理学会《物理》（APS Physics）作为研究亮点专门报道。

中性原子体系因优异的扩展性、高保真度量子门、高并行性和任意的连接性，成为极具潜力的量子计算和量子模拟平台。该体系使用光镊阵列囚禁中性原子，首先需要通过重排技术将初始随机填充的原子阵列转换成无缺陷原子阵列，在此基础上进行量子逻辑门操作。传统的重排方法受限于随阵列规模增长的时间复杂度、原子丢失、计算速度等，阵列规模停留在几百个原子的水平，难以进一步扩展。

为攻克该难题，研究团队创新性地研发人工智能技术，实时驱动高速空间光调制器进行动态刷新，通过对光镊阵列位置和相位的精确控制，同时移动所有原子。在该工作中，研究团队演示了二维和三维原子阵列的任意构型重排，实现了高达 2024 个原子的无缺陷阵列，总耗时仅为 60 毫秒。随着原子阵列规模增大，该重排方法耗时保持不变，因此未来可以直接应用于数万原子规模的无缺陷阵列重排。

目前，该系统单比特门保真度达 99.97%，双比特门保真度达 99.5%，探测保真度达 99.92%，已追平以美国哈佛大学为代表的国际最高水平，为构建基于中性原子阵列的容错通用量子计算机奠定了技术基础。

该研究工作得到了科技部、国家自然科学基金委、中国科学院、安徽省、上海市和新基石科学基金会等的支持。

IT之家附论文链接：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/2ym8-vs82