近日，在俞大鹏院士带领下，深圳国际量子研究院超导团队联合北京大学刘雄军教授团队，在可编程多比特超导量子处理器上首次实现并观测到精确量子临界态（exact quantum critical states），并揭示了非公度分布零点（incommensurately distributed zeros, IDZs）对临界态的广义保护机制。相关成果以“Experimental observation of exact quantum critical states”为题，于2026年6月9日在国际学术期刊 Nature Physics 在线发表。

在无序或准周期量子体系中，量子态通常可分为三类：遍布整个系统的扩展态、局域于有限区域的局域态，以及介于二者之间的临界态。临界态兼具非局域性和多重分形特征，是 Anderson 局域化物理中的重要量子相。然而，在有限尺寸实验体系中，局域态和扩展态都可能表现出类似临界态的动力学特征，使得临界态的严格实验确认长期面临困难。

研究团队基于一块集成66个频率可调 transmon 量子比特和110个可调耦合器的二维超导量子处理器，从中选取56个量子比特构建一维可编程量子自旋链。通过逐位点调控近邻耦合、长程耦合和在位势，团队在实验中实现了准周期马赛克模型（mosaic model），并在跳跃耦合中引入以非公度方式分布的零点 IDZs，为观测精确量子临界态提供了可控平台。

实验中，团队观测到临界态的标志性动力学特征——单边量子传播：在 IDZs 附近，量子态可沿零点一侧传播，而在另一侧传播显著受阻。这一行为与局域态和扩展态均明显不同。通过扫描模型参数并测量时间平均分形维数和积分宽度，团队进一步绘制出局域相到临界相的相变边界，实验结果与理论预测高度一致。

在此基础上，团队利用二维超导量子处理器可实现长程耦合的优势，进一步研究临界态的稳定性。实验发现，弱长程耦合并不会破坏临界态；只要 IDZs 未被完全消除，临界态即可保持稳定。只有当长程耦合强度超过阈值并有效移除这些准周期零点时，系统才会由临界态转变为扩展态。北京大学刘雄军教授团队给出的严格理论分析与实验观测定量吻合，说明 IDZs 是保护精确量子临界态的关键机制。

研究团队还在精确可解参数点引入准周期在位势，通过制备能谱不同区域的初态并测量其淬火动力学，清晰分辨出能谱中心区域的临界动力学和能谱边缘区域的局域行为，直接观测到分隔临界态与局域态的异常迁移率边。

本研究首次在实验上实现了对精确量子临界态的无歧义观测与系统表征，为有限尺寸量子模拟平台中识别临界态建立了可操作方法，也展示了国量院可编程超导量子处理器在探索复杂量子多体物理中的能力。未来，结合量子比特间相互作用，该平台有望进一步用于研究多体临界相及相关非遍历量子动力学。

该工作之所以能够顺利完成，首先得益于北京大学刘雄军教授团队前期极为扎实的理论预言工作，同时也归因于国量院超导量子计算方向国际一流的研究团队和硬件条件等重要保障因素。在该工作中，国量院南科大联合培养的博士研究生黄文辉、周宇轩、张礼博、张家蔚，北京大学周鑫池、姚秉宸等为论文共同第一作者；国量院研究员刘松等及北京大学刘雄军教授为论文共同通讯作者，俞大鹏院士为论文最后作者。研究工作得到国家重点研发计划、“量子通信与量子计算机”国家科技重大专项、国家自然科学基金、深圳市科技创新委员会、上海市科技重大专项，以及新基石科学基金会“科学探索奖”等项目的资助。