当量子计算的 “硬件竞赛” 进入白热化阶段，科学家们始终在攻克两个核心难题：如何让量子比特数量足够多，以及如何让这些 “脆弱” 的量子比特持续稳定工作。就在近期，两篇发表于顶刊的研究相继给出了突破性答案 —— 加州理工学院实现了 6100 个高相干原子量子比特的稳定阵列，而哈佛大学则让 3000 个量子比特连续运行超 2 小时，彻底打破 “脉冲式操作” 的局限。这两大成果强强联手，直接为容错量子计算铺好了 “从实验室到实用化” 的关键一步。更值得关注的是，这两大世界级突破的背后，都有来自中国企业-上海频准激光的激光器技术支撑，国产高端激光正成为全球量子科研的关键力量。

 

先回顾：量子计算的 “原子方案” 为何被寄予厚望？

在量子比特的 “载体之争” 中，中性原子凭借光学镊子阵列技术，成为最具规模化潜力的选手之一。简单来说，光学镊子就是用高度聚焦的激光做成的 “微型抓手”，能精准捕获单个原子并固定在特定位置，每个原子就是一个量子比特。

但过去的困境很明确：要么能困住的原子太少（几百个已是极限），要么量子比特 “寿命太短”（相干时间短、容易丢失），根本撑不起复杂的量子运算。而量子纠错 —— 实现通用量子计算的 “最后一公里”—— 对硬件的要求近乎苛刻：需要数千个物理量子比特，且错误率低于 0.1%，才能编码出稳定的 “逻辑量子比特”。

此前的技术始终卡在 “数量” 和 “稳定性” 的两难里，直到这两篇研究的出现，直接把中性原子量子计算的硬件水平拉到了新高度。

 

第一重突破：加州理工学院的 6100 原子阵列，刷新 “数量 + 质量” 双纪录

美国加州理工学院的Manuel A. Endres教授团队在《Nature》期刊上发表题为“A tweezer array with 6100 highly coherent atomic qubits”的研究论文，首先解决了 “规模化” 的核心难题 —— 他们搭建了一个包含 1.2 万个 “镊子工位” 的阵列，平均每次实验能稳定捕获超过 6100 个铯原子作为量子比特，且 1.6 万次循环中偏差仅 1.13%。

6100 个铯原子被高度聚焦的激光束即光镊被捕获的场景

第二重突破：哈佛的 3000 qubits 连续运行 2 小时，解决 “可持续” 难题

 

如果说加州理工学院搭建了 “量子军团”，那哈佛大学团队则为这支军团装上了 “永动机”—— 9月15日，哈佛大学、麻省理工学院、苏黎世联邦理工学院组成的研究团队在《Nature》期刊上发表题为“Continuous operation of a coherent 3000-qubit system”（3000量子比特相干系统的连续运行）的研究论文。Neng-Chun Chiu、Elias C.Trapp、Jinen Guo、Mohamed H. Abobeih、Luke M. Stewart、Simon Hollerith为论文共同第一作者，Simon Hollerith、Mikhail D. Lukin为论文共同通讯作者。首次实现了 3000 个原子量子比特的连续运行，彻底摆脱了过去 “脉冲式操作” 的局限。

更关键的是：“连续运行”+“量子相干” 兼得

 

过去的连续操作，往往以牺牲量子态为代价，但哈佛团队做到了 “鱼与熊掌兼得”：

存储区的量子比特能保持 1.09 秒的相干时间（动态解耦技术加持），即使在持续补给新原子时，原有量子比特的相干性也几乎不受影响；

他们甚至能让存储区的量子比特保持在 “相干叠加态”（量子计算的核心状态），-duty cycle（有效工作时间占比）达 90%，为后续的量子纠错和深度电路运算提供了可能。

 

参考文献：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09596-6

 

值得特别关注的是，在中性原子量子计算硬件的关键突破中，国产高端精准激光技术提供了重要支撑力量。此次哈佛大学在研究中，采用了上海频准激光提供的两款核心设备 ——15 瓦输出功率的 828nm 光纤激光器与 15 瓦输出功率的 852nm 光纤激光器，前者为动态光学镊子的原子运输提供稳定激光源，后者则构成了制备区与存储区静态镊子阵列的核心光路，二者共同保障了 3000 个量子比特连续超 2 小时运行的稳定性与相干性；而此前加州理工学院实现 6100 个高相干原子量子比特阵列的研究，同样选用了上海频准激光的 1055nm 光纤放大器，其优异的功率稳定性与低噪声特性，为大规模原子阵列的精准捕获与长期维持奠定了关键基础。这一系列应用，不仅体现了国际顶尖科研团队对国产激光技术的认可，更标志着我国在量子计算配套核心器件领域已具备比肩国际一流水平的实力。

哈佛大学采用频准高功率828nm&852nm光纤激光器

加州理工学院采用频准1055nm光纤放大器

量子计算的 “原子时代” 加速到来

 

从第一个原子量子比特的实现，到如今 6100 个原子的 “静态阵列” 和 3000 个原子的 “动态持续运行”，中性原子量子计算用短短几年时间，走完了从 “原理验证” 到 “硬件落地” 的关键路程。

加州理工学院和哈佛的这两项研究，不仅是技术上的突破，更让我们看到了量子计算实用化的清晰路径 —— 或许不用太久，基于原子阵列的 “容错量子计算机” 就会从论文走进现实，彻底改变我们解决复杂问题的方式。而现在，我们正见证这个时代的序幕被正式拉开。

 

产品介绍

 

掺镱光纤放大器

基于掺镱光纤放大技术，实现对976-1134nm单频或非单频输入激光的放大，最大输出为200W，同时保证了输出激光极低的强度噪声和相位噪声。具有高功率、低噪声放大、超快速种子切断保护等特点。

基于低噪声掺铒光纤激光器、掺铥激光器和高效率的和频模块，频准激光可以提供高功率的811-880nm激光器。具有高功率（e.g：30W@813nm;30W@852nm）和低强度噪声的特点，可以应用于量子计算和量子精密测量等领域。

 

 

关于频准

上海频准激光科技股份有限公司成立于2017年，是国家高新技术企业和国家级专精特新小巨人企业。于上海市嘉定区徐行镇张江科技示范园，现有员工四百多人，其中博士十余名，高级工程师多名。频准激光致力于高端单频光纤激光器的研发与生产，为国家重大项目提供了国际一流的激光技术和产品。

 

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