11月16日消息，中國科學院精密測量院詹明生、許鵬團隊近日在中性原子量子計算領域取得突破性進展。該團隊創新性提出并實驗驗證了基于光纖陣列的量子計算新架構，成功解決了原子量子計算中高并行、高速率與高穩定性尋址操控難以兼顧的核心難題。相關成果于11月4日發表在國際知名期刊《自然-通訊》上，標志著我國在量子計算基礎研究與核心器件開發領域邁出關鍵一步。
中性原子量子計算憑借可擴展性強、門操控保真度高、相干時間長及連接可重構等優勢，已成為全球量子計算硬件研發的重要方向。尋址能力作為量子計算可編程性的核心支撐，既是推動量子算法落地的關鍵技術，也是實現通用、容錯量子計算的重要基礎。此前，全球范圍內的中性原子尋址方案主要分為兩類：“原子找激光”方案雖便于并行操作與非局域連接，但原子跨阱移動會增加閑置時間并引入加熱，影響深層操作；“激光找原子”方案雖能將閑置時間壓縮至微秒量級，但并行尋址能力有限，且存在長期精準對準與指向漂移控制的技術瓶頸。
面對行業痛點，研究團隊獨辟蹊徑設計全新架構。其核心創新在于為每個量子比特配置獨立控制通道，將原子囚禁光與尋址光通過同一根單模光纖傳輸，經共享光路在真空中聚焦形成光鑷。這種共路設計使控制光束與原子陷阱天然空間對齊，從根源上消除了機械振動或熱漂移導致的光路失準問題，為穩定高效的量子控制提供了物理保障。
實驗數據顯示，在64根光纖構成的陣列中，團隊通過10路通道實現了對10個單原子的精準尋址操控。單個原子的單比特門操作平均保真度達99.66%，4個隨機選擇的量子比特同時執行任意單比特門操作時，平均保真度仍保持在99.61%。此外，團隊還成功實現兩原子間的里德堡態阻塞，為高保真兩比特門的研發奠定了重要基礎。該架構具備靈活擴展潛力，未來可通過復制通道直接擴容，或結合3維光波導陣列與集成光子芯片技術實現大規模擴展，為大規模可控單原子陣列量子計算提供了全新技術路徑。
