量子计算机因能应对物理、化学等领域的挑战性问题而备受关注，其核心在于大量量子比特的运用。与经典比特不同，量子比特具有叠加特性，可同时存在于两种状态，这一特性使量子计算机在执行复杂计算时更具优势，但也暴露了量子比特的脆弱性。为弥补这一缺陷，研究人员正致力于构建具有额外冗余量子比特的量子计算机，以实现错误纠正，这也是强大量子计算机需要数十万个量子比特的原因。

近日，加州理工学院的物理学家们在这一领域取得了重要进展，他们成功创造了迄今为止最大的量子比特阵列，将6100个中性原子量子比特通过激光捕获在一个网格中。这一成果标志着量子计算机规模化迈出了重要一步，此前的同类阵列仅包含数百个量子比特。该研究由曼努埃尔·恩德雷斯教授领导，三位研究生汉娜·马内奇、野村行平和埃利·巴塔耶主导了实验工作。

研究团队使用光镊技术，将数千个单独的铯原子捕获在一个网格中，构建了原子阵列。实验显示，即使阵列中有超过6000个量子比特，研究人员仍能将它们保持在叠加状态约13秒，同时以99.98%的准确率操纵单个量子比特。此外，团队还证明了可以在保持原子叠加的同时，将原子在阵列中移动数百微米，这一特性对于实现高效的量子纠错至关重要。

“量子计算机必须以一种能够容忍错误的方式编码信息，”巴塔耶说，“我们的研究表明，中性原子是实现量子纠错的有力候选者。”展望未来，研究人员计划将阵列中的量子比特以纠缠状态连接，使粒子之间相互关联，从而开启完整的量子计算，模拟自然本身的行为。

更多信息： Manetsch, HJ、Nomura, G.、Bataille, E. 等人。具有 6100 个高度相干原子量子位的镊子阵列，Nature (2025)。期刊信息： 《自然》