本报讯（融媒体中心 李玉凤）近日，由清华大学原子量子计算团队和北京经济技术开发区（简称北京经开区，又称北京亦庄）企业两仪万象科技有限公司（以下简称“两仪万象”）共同完成的论文“Trapping 11000 Atoms in a Tweezer Array Generated by a Single Metasurface”(由单个超表面生成的光镊阵列捕获11000个原子)正式在学术论文预印本库arXiv公布。这标志着我国成功打破了原子捕获数目的世界纪录，迈出了量子计算可扩展化的重要一步。

　　量子比特数量的可扩展性是迈向通用容错量子计算机的核心挑战之一。原子量子计算机在可扩展性上具有天然的优势，这源自于原子量子比特的全同性，因而其量子比特数目主要取决于光镊阵列能够捕获和控制的原子数量。2024年，加州理工团队报道了捕获6100个原子的纪录。这一纪录保持两年多未能突破，根本原因在于该数目已几乎达到了此前技术能力所能达到的上限。

　　如今，清华大学原子量子计算团队和两仪万象依托光学超表面产生光镊阵列这一全新技术，实现了11000个原子的捕获，时隔两年多创造了原子量子计算中可捕获原子数目的新纪录，从而使可用量子比特资源首次在所有量子计算平台中突破数万量级。

　　据两仪万象有关负责人介绍，光学超表面产生光镊阵列全新技术的突破，得益于本次工作中成功研发的一块直径约2厘米的超表面器件。“它无需显微物镜即可直接投射整个光镊阵列，从而最大化激光功率效率。它具有约1.5厘米的工作距离，使得超表面能够置于真空腔室外，避免了腔内操作的技术复杂性。”该负责人介绍道，“仅采用一台30W功率的激光器，该器件产生了包含18225个光镊的光镊阵列。在重复约100次实验下，平均装置率在60%左右，平均捕获原子11022个，标准差约为160个原子。未来，如果采用两台激光器合束，或采用其他波段的更大功率激光器，还可以数倍提升捕获原子的数目。”

　　据悉，根据目前的算法研究，实用化量子计算至少需要数万的物理比特。捕获万量级原子只是为实现万量子比特规模的量子计算机迈出了第一步。接下来，两仪万象将进一步深化与清华大学的产学研协同创新，在万原子规模基础上持续突破操控、运算及量子纠错等关键技术瓶颈，为我国实现万量子比特规模的计算能力、抢占全球量子计算竞争制高点贡献更多力量。