清华大学段路明研究组在量子模拟计算领域取得重大进展，成功实现了512离子的二维阵列稳定囚禁冷却以及300离子量子比特的量子模拟计算。

此项成果不仅刷新了国际上最大规模具有单比特分辨率的多离子量子模拟计算记录，更是首次基于二维离子阵列实现的大规模量子模拟。

这一成果研究论文近日发表于国际权威学术期刊Nature，被审稿人称为量子模拟领域的“巨大进步”和“值得关注的里程碑”。

离子阱系统一直被视作实现大规模量子模拟和量子计算的有力候选物理系统，段路明团队的研究人员采用低温一体化离子阱技术和二维离子阵列方案，不仅大规模扩展了离子量子比特数，还显著提升了离子阵列的稳定性。

此次实验中，团队首次实现了512离子的稳定囚禁和边带冷却，并对300离子进行了单比特分辨的量子态测量。

研究人员进一步利用300个离子量子比特，成功进行了可调耦合的长程横场伊辛模型的量子模拟计算。

通过准绝热演化制备阻挫伊辛模型的基态，并测量量子比特空间关联，获取离子集体振动模式信息，与理论结果对比验证。

同时，对模型的动力学演化进行量子模拟计算，并通过量子采样和粗粒化分析，验证了非平庸的概率分布，显示了超越经典计算机模拟的能力。