问题——量子计算走向“量子规模”，瓶颈首先卡“把原子摆整齐” 量子计算要从实验室走向工程化，核心在于可扩展的量子比特平台与稳定可重复的制造流程。中性原子方案因其潜在的高密度集成与较好的可扩展性，被认为是重要路线之一。但长期以来，中性原子量子计算的起步环节——构建“无缺陷原子阵列”——在大规模场景下耗时过长、损耗累积、重复性不足，成为制约继续扩展的关键门槛。业内普遍面临的现实是：阵列越大，逐点修补空位的操作越慢，且每一次移动都会带来一定概率的原子丢失，规模上去后可靠性迅速下降。 原因——传统方法“逐个挪动”，时间随规模线性增长 中性原子量子比特通常由被激光“光镊”捕获的单个原子构成。实验初始装载过程中，原子对阵列位点的占据意义在于随机性，天然会产生空位。为得到可用于量子逻辑操作的无缺陷阵列，传统方案多依赖“逐个移动—逐点填补”的策略：移动一次，计算一次路径与目标，再进行下一步。该流程在小规模阵列尚可接受，但当原子数从数百增长至数千、数万时，重排时间显著拉长，且原子损耗与控制误差会在多次操作中叠加，进一步压低可用阵列的成功率。换言之，构建大规模、低缺陷的量子比特“底盘”，一直难以做到又快又稳。 影响——从“线性耗时”到“常数耗时”，为大规模量子比特装配打开通道 据介绍，潘建伟、陆朝阳团队联合上海人工智能实验室等单位，在国际期刊《物理评论快报》发表研究成果：通过算法实时计算全息图并驱动高速空间光调制器，实现对数百个光镊的同步精确控制，进而一次性完成大批原子的整体搬运与重排，最终在60毫秒内实现2024个原子的无缺陷阵列构建，并刷新对应的领域纪录。与传统随规模增长的耗时不同，该方案在不同阵列规模下仍保持毫秒级稳定重排时间，显示出“与规模弱相关甚至近似常数”的特征。 该变化在于：重排环节不再是扩展量子比特数目的“时间锁”。在量子处理器从百级、千级走向更大规模的过程中，原子阵列准备时间若能保持短且稳定，可大幅提升实验重复率与有效运行时间，为后续门操作、误差抑制、循环纠错等环节留出更多“可用窗口”。研究团队同时给出门保真度指标：单比特门保真度达99.97%，双比特门保真度达99.5%，达到国际先进水平，表明该方法不仅“快”，也具备开展高质量量子逻辑的基础条件。 对策——补齐工程化短板，推动从单点突破走向系统集成 业内人士指出，原子重排的突破解决了量子计算工程化链条中的关键一环，但“量子规模”并非由单项指标决定，而是系统工程能力的综合体现。当前亟需围绕以下上持续攻关、合力推进： 一是光学与激光功率、稳定性。大规模光镊阵列对激光功率储备、噪声控制、长期稳定运行提出更高要求。阵列规模扩大意味着光学系统需同时提供更多、更稳的陷阱，任何微小漂移都可能引发捕获失败或退相干。 二是控制电子学与实时反馈。量子系统对时序抖动、相位噪声、控制通道密度极为敏感。要把“60毫秒重排”转化为生产线级能力，需要更高带宽、更低延迟的闭环控制，以及面向大通道的可靠硬件架构与软件栈。 三是误差抑制与纠错路径。门保真度虽已达到较高水平，但要实现长深度算法与实用化应用，还需误差模型、噪声谱管理、纠错码实现与资源开销控制上持续突破。量子纠错对物理比特数量、操作一致性与测量效率的要求，往往高于单次演示指标。 四是制造与可维护性。量子计算从“能做出来”走向“能稳定批量做出来”，必须建立可复现的工艺流程、标准化装调与检测体系，并解决设备体积、能耗、可靠性、维护成本等现实问题。有一点是，2025年投产的深圳光明科学城相关生产线被视为探索产业化的重要实践，面向药物分子模拟、金融优化等专用场景的产品化路径，反映了“先专用、后通用”的产业推进思路。 前景——从专用加速到更广应用，关键在“系统能力+生态协同” 随着算法、光学操控与工程制造的协同进步，中性原子路线有望在更大规模量子比特装配上展现优势。60毫秒级大规模无缺陷重排，将提升装置运行效率与可重复性，为开展更复杂的量子模拟与组合优化任务提供条件。面向未来，一个可预期的方向是：特定行业痛点场景中先形成“可验证的量子优势”或“量子加速”，再逐步扩展到更通用的计算框架。同时，围绕关键器件国产化、软硬件接口标准、测试评估体系与人才梯队建设诸上，也需要产学研用形成合力，推动量子计算从“论文指标”走向“工程指标”和“应用指标”。
量子计算正重塑全球科技竞争格局；我国科学家在原子阵列重排领域的突破，展现了自主创新能力，为量子科技发展奠定了重要基础。未来需要持续投入基础研究推动更多实验室成果向实际应用转化。