上海“AI+量子”入选2025年国际物理学重大进展！原子排布技术刷新世界纪录

今年8月国际猫咪日，一只像素风的猫在美国物理学会（aps）官网的首页走红。

美国物理学会公布2025年重大进展

credit: physics

12月15日，这只“猫”背后的技术本体“高速原子排布实验”，与“宇宙三维地图”“中微子激光”等重要成果一同入围2025年国际物理学领域九项重大进展（highlights of the year）。

薛定谔猫思想实验的原子视频

这只由光点组成的猫灵活跳跃、变形，仿佛在致敬那个著名的物理学思想实验。但这并非一段普通的cg特效，每一个闪烁的“像素”，都是一个被人类精准捕获、操纵的铷原子。这段由549个原子“排兵布阵”演绎的科学彩蛋，成为了美国物理学会（american physical society）旗下的physics网站年度浏览量最大的视频。

高光时刻的背后，是中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等与上海人工智能实验室钟翰森等的联手破局。

这不只是一次视觉上的“炫技”。它向世界传递了一个硬核的信号：在通往量子计算“圣杯”的路上，中国团队利用ai这一变量，“折叠”了微观世界的物理时间。

当ai成为量子计算的一种“新变量”

在量子计算的几大技术路线中，中性原子量子体系因具有高扩展性、高保真度、高并行性等优势，成为极具潜力的量子计算和量子模拟平台。但它面临一个极其棘手的物理难题：如何把成百上千个“调皮”的原子，迅速、精准地排列成完美的阵列？

过去，这像是一场与时间的赛跑。随着原子数量增加，移动和排布的复杂度呈指数级上升。往往还没等队形排好，原子就丢失了，或者系统已经“退相干”失效。

“之前大家对原子排布有一个很大的问题，是要逐个原子去排，或者逐行去排。规模越大的时候，这个时间就越来越长，这是一个很根本的限制。”上海人工智能实验室青年科学家钟翰森在受访时说。

在各方支持下，在沪科学家团队利用深度学习，开发出了一套有强大光场调控能力的ai算法。它产生的光镊不再只能对少数原子操控，而是开启了“上帝模式”，所有原子全局同时移动，实现常数时间原子排布。

这意味着，ai把物理世界的线性时间“冻结”了，无论原子数量如何增加，系统都能在极短的固定时间内完成排列。实测数据显示，团队仅耗时60毫秒，便成功构建了包含2024个原子的无缺陷二维和三维阵列，一举刷新了当时的世界纪录。

钟翰森认为，这项技术的最大价值在于从根本上解决了扩展性难题，“我们首次实现了一个不管规模多大、都能在常数时间内完成排布的系统。这是一种颠覆性的改变，为未来量子计算规模的进一步扩展提供了一个根本性的解决方案。”

此外，该系统的各项关键指标均达到国际领先水平：单比特门保真度达99.97%，双比特门保真度达99.84%，探测保真度达99.92%。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。

与此同时，这项在微观世界里“排兵布阵”的ai技术，在宏观世界里引发了另一场视觉革命。今年11月，国际顶尖学术期刊《自然》发表了上海人工智能实验室与复旦大学等联合完成的最新论文。

研究团队将“原子光镊”光场调控能力拓展到宏观尺度，成功研发出一种全新的裸眼3d显示系统。它一举解决了困扰业界几十年的难题：大屏幕与宽视角不可兼得。

从操纵微米级的原子，到重塑人眼可见的3d影像，他们也进一步向世界证明：ai不只是工具，更是打破物理边界的通用“钥匙”。

从一只“薛定谔的猫”，

到并跑国际前沿的科研坐标

这次入选，也让外界的目光再次聚焦到了上海。

作为上海量子科学研究中心、上海人工智能实验室等多方协同的结晶，这项成果是一场ai4s范式的胜利。值得一提的是，在该成果强大的原子阵列修复算法背后，为其提供算力的只是两块普通的显卡（gpu），这也从另一个侧面展现了上海“ai+量子计算”的工程化能力。

“目前在中性原子领域，我们应该说是从跟跑逐渐到并跑的阶段。”钟翰森表示，在部分细分领域——比如这次入选的高速排布技术上，中国团队已经实现了“相对优势”。

这种“不掉队”甚至“局部领跑”的底气，源于上海在量子领域的超前布局。“上海在量子、特别是中性原子方面的投入力度非常大，而且能看到很多前瞻性的布局。”钟翰森说。

近年来，上海将量子计算作为未来产业发展的重点领域进行布局，积极营造和完善创新生态，加大顶尖人才培育力度，吸引各地优秀团队来沪发展，促成“高水平集团作战”的科研合作模式。这些举措正在产生实实在在的效果，此次的重磅成果就是一项具有说服力的例证。

这不是单打独斗，而是集团作战。上海的ai生态，加上实验室的体制优势，构筑了一道独特的技术护城河。“国内最高水平的ai平台和量子平台大家一起来做，这才是战略科技力量联合攻关的意义。”

作为未来产业布局发展的重点方向之一，上海已组建量子计算项目经理团队，形成未来产业培育方案，正在进行全要素和全链条布局，包括整机、仪器设备、算法软件、人才、应用场景和投资基金等。当前，上海还策划打造量子计算未来产业集聚区，以进一步集聚顶尖人才、独角兽企业、高质量孵化器等资源，持续提高创新的浓度，加速产业培育与落地。

那只“薛定谔的猫”或许只是一个开始。它跳出了实验室的屏幕，也跳出了传统物理的边界。在ai与量子的交汇点上，中国科学家正在重新定义微观世界的速度，并以此为基石，去触碰那个算力爆发的未来。

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作者：许织

上观号作者：上海科技