今年8月國際貓咪日，一只像素風的貓在美國物理學會（aps）官網的首頁走紅。

美國物理學會公布2025年重大進展

credit: physics

12月15日，這只“貓”背后的技術本體“高速原子排布實驗”，與“宇宙三維地圖”“中微子激光”等重要成果一同入圍2025年國際物理學領域九項重大進展（highlights of the year）。

薛定諤貓思想實驗的原子視頻

這只由光點組成的貓靈活跳躍、變形，仿佛在致敬那個著名的物理學思想實驗。但這并非一段普通的cg特效，每一個閃爍的“像素”，都是一個被人類精準捕獲、操縱的銣原子。這段由549個原子“排兵布陣”演繹的科學彩蛋，成為了美國物理學會（american physical society）旗下的physics網站年度瀏覽量最大的視頻。

高光時刻的背后，是中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等與上海人工智能實驗室鐘翰森等的聯手破局。

這不只是一次視覺上的“炫技”。它向世界傳遞了一個硬核的信號：在通往量子計算“圣杯”的路上，中國團隊利用ai這一變量，“折疊”了微觀世界的物理時間。

當ai成為量子計算的一種“新變量”

在量子計算的幾大技術路線中，中性原子量子體系因具有高擴展性、高保真度、高并行性等優勢，成為極具潛力的量子計算和量子模擬平臺。但它面臨一個極其棘手的物理難題：如何把成百上千個“調皮”的原子，迅速、精準地排列成完美的陣列？

過去，這像是一場與時間的賽跑。隨著原子數量增加，移動和排布的復雜度呈指數級上升。往往還沒等隊形排好，原子就丟失了，或者系統已經“退相干”失效。

“之前大家對原子排布有一個很大的問題，是要逐個原子去排，或者逐行去排。規模越大的時候，這個時間就越來越長，這是一個很根本的限制。”上海人工智能實驗室青年科學家鐘翰森在受訪時說。

在各方支持下，在滬科學家團隊利用深度學習，開發出了一套有強大光場調控能力的ai算法。它產生的光鑷不再只能對少數原子操控，而是開啟了“上帝模式”，所有原子全局同時移動，實現常數時間原子排布。

這意味著，ai把物理世界的線性時間“凍結”了，無論原子數量如何增加，系統都能在極短的固定時間內完成排列。實測數據顯示，團隊僅耗時60毫秒，便成功構建了包含2024個原子的無缺陷二維和三維陣列，一舉刷新了當時的世界紀錄。

鐘翰森認為，這項技術的最大價值在于從根本上解決了擴展性難題，“我們首次實現了一個不管規模多大、都能在常數時間內完成排布的系統。這是一種顛覆性的改變，為未來量子計算規模的進一步擴展提供了一個根本性的解決方案。”

此外，該系統的各項關鍵指標均達到國際領先水平：單比特門保真度達99.97%，雙比特門保真度達99.84%，探測保真度達99.92%。為構建基于中性原子陣列的容錯通用量子計算機奠定了技術基礎。

與此同時，這項在微觀世界里“排兵布陣”的ai技術，在宏觀世界里引發了另一場視覺革命。今年11月，國際頂尖學術期刊《自然》發表了上海人工智能實驗室與復旦大學等聯合完成的最新論文。

研究團隊將“原子光鑷”光場調控能力拓展到宏觀尺度，成功研發出一種全新的裸眼3d顯示系統。它一舉解決了困擾業界幾十年的難題：大屏幕與寬視角不可兼得。

從操縱微米級的原子，到重塑人眼可見的3d影像，他們也進一步向世界證明：ai不只是工具，更是打破物理邊界的通用“鑰匙”。

從一只“薛定諤的貓”，

到并跑國際前沿的科研坐標

這次入選，也讓外界的目光再次聚焦到了上海。

作為上海量子科學研究中心、上海人工智能實驗室等多方協同的結晶，這項成果是一場ai4s范式的勝利。值得一提的是，在該成果強大的原子陣列修復算法背后，為其提供算力的只是兩塊普通的顯卡（gpu），這也從另一個側面展現了上海“ai+量子計算”的工程化能力。

“目前在中性原子領域，我們應該說是從跟跑逐漸到并跑的階段。”鐘翰森表示，在部分細分領域——比如這次入選的高速排布技術上，中國團隊已經實現了“相對優勢”。

這種“不掉隊”甚至“局部領跑”的底氣，源于上海在量子領域的超前布局。“上海在量子、特別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。”鐘翰森說。

近年來，上海將量子計算作為未來產業發展的重點領域進行布局，積極營造和完善創新生態，加大頂尖人才培育力度，吸引各地優秀團隊來滬發展，促成“高水平集團作戰”的科研合作模式。這些舉措正在產生實實在在的效果，此次的重磅成果就是一項具有說服力的例證。

這不是單打獨斗，而是集團作戰。上海的ai生態，加上實驗室的體制優勢，構筑了一道獨特的技術護城河。“國內最高水平的ai平臺和量子平臺大家一起來做，這才是戰略科技力量聯合攻關的意義。”

作為未來產業布局發展的重點方向之一，上海已組建量子計算項目經理團隊，形成未來產業培育方案，正在進行全要素和全鏈條布局，包括整機、儀器設備、算法軟件、人才、應用場景和投資基金等。當前，上海還策劃打造量子計算未來產業集聚區，以進一步集聚頂尖人才、獨角獸企業、高質量孵化器等資源，持續提高創新的濃度，加速產業培育與落地。

那只“薛定諤的貓”或許只是一個開始。它跳出了實驗室的屏幕，也跳出了傳統物理的邊界。在ai與量子的交匯點上，中國科學家正在重新定義微觀世界的速度，并以此為基石，去觸碰那個算力爆發的未來。

“上海科技”出品，轉載請注明來源

企業及專家觀點不代表官方立場

作者：許織

上觀號作者：上海科技