中國科學院物理研究所的科學家們成功直接觀察並控制了「預熱化」這一在量子系統中短暫而關鍵的過渡狀態。這項研究利用了「Chuang tzu 2.0」，一款具有 78 量子位的超導處理器，為科學家們調整量子去相干提供了新的可能性，從而能夠更好地控制量子環境。正如靜止的擺錘受到輕微的推動後會返回靜止狀態，量子系統在受到擾動後也會回到其平衡狀態。系統中儲存的任何信息或能量會開始均勻擴散，最終分佈開來。雖然這聽起來很正常，但在量子計算中卻是一個主要的挑戰。這種被稱為量子去相干的過程，會導致量子位（qubit）失去其信息，並可能阻止計算結果的保存和檢索。
雖然科學家們早已知道量子去相干的存在，但對其運作機制仍未完全理清。部分原因在於，計算量子去相干的時間尺度超出了當今古典計算機的能力。因此，物理研究所的研究團隊決定利用「Chuang tzu」這款 78 量子位的量子計算機來深入了解該過程。研究團隊認為，「Chuang tzu」在量子計算中的功能相當於戰鬥機的風洞。「對於擁有近 100 量子位的量子系統，其狀態空間極其龐大，使用古典計算機進行全狀態模擬是不切實際的。」物理研究所教授范恒表示，「作為自然量子系統，量子處理器能夠直接‘演化’，揭示如此複雜的動力學法則。」
使用「Chuang tzu」的計算結果首次顯示出一個反直覺的量子去相干中間階段，稱為預熱化。這一階段類似於冰融化成水但其溫度仍然保持在 32 華氏度（0 攝氏度）的過程。同樣地，在預熱化期間，量子系統抵抗混亂並保持其中儲存的信息。這為在去相干發生之前保留量子信息提供了機會。「在 Chuang-tzu 2.0 上，我們清楚地看到混亂在平臺期間受到控制。」范恒補充道，「但一旦這一階段結束，複雜性便會爆發，信息會湧入整個系統。預熱化平臺的存在表明了在量子信息消散之前利用它的潛在時間窗口。」
研究人員還發現，這一階段雖然是短暫的，但卻高度可控。他們使用定制的控制序列來操控系統，成功調整了序列的模式和時機。就如同調整熱量一樣，研究人員能夠增加或減少預熱化的持續時間。理解熱化的運作方式將使研究人員能夠設計可控的量子操作，並幫助延長量子狀態的壽命。此外，這項研究還展示了量子計算機如何幫助解決古典計算機無法處理的複雜問題。
