中国科学家在空间站制备出目前已知最冷的人造物质。支撑这一成果的冷原子研究与系统工程积累，也为中性原子量子计算研发提供了重要基础。
中国科研团队利用空间站梦天实验舱的超冷原子物理实验柜，通过全光阱冷却技术，将铷原子云的等效温度降至9.7皮开尔文（即9.7×10⁻¹²开尔文），并实现长达7秒的持续观测。相关成果发表于《科学》。
冷原子实验柜
中科院之声评价：“实验的结果表明，目前我国已达到国际冷原子物理相关实验技术最高水平，也证明了中国空间站冷原子物理实验平台的创新性和优越性。”
此次实验使用的超冷原子物理实验柜，集成了激光、真空、精密光机与自动化控制等系统。这些系统也是中性原子量子计算设备的重要组成部分。从地面装置到空间实验柜，科研团队在长期空间实验柜研制过程中积累的系统集成与运行经验，为中性原子量子计算整机研发提供了可借鉴的工程基础。
01 从20立方米到0.7立方米：空间实验中的系统集成
原子的温度与运动有关。温度越低，原子的热运动越缓慢，有利于研究人员观察和操控其中的量子行为。空间站的微重力环境，为进一步冷却原子、延长观测时间提供了条件。
利用这些条件开展实验，需要先将地面上的复杂装置，集成为能够适应发射环境、在轨自动运行的设备。
科研团队将地面上约20立方米、重达10吨的实验系统，集成为约0.7立方米、重约0.5吨的空间实验柜。设备于2022年随梦天实验舱进入中国空间站。从2011年开始论证，到此次实验取得突破，相关工作历时15年。
这一过程涉及极高真空度的物理系统、高功率光纤激光器、长期连续激光稳频和高精度集成光机系统等多项技术。各子系统既要满足实验精度要求，也需要在空间、重量、功耗等约束下协同工作，并支持人员难以直接干预条件下的长期运行。
因此，实验柜的研制不仅需要实现单项技术指标，还需要完成系统集成、自动化控制和可靠性验证，使实验能力转化为设备的持续运行能力。空间站级系统工程，如何支撑量子计算整机研发稳定运行同样是中性原子量子计算整机研发的重要课题。
中性原子量子计算利用被精确捕获和操控的原子承载量子信息，需要激光、真空、光学与测控系统协同工作。随着原子阵列规模扩大，研发工作也从单项性能优化，进一步延伸到系统稳定性、自动校准和持续运行。
空间超冷原子实验与量子计算承担不同的科学任务，具体技术要求各有侧重，但在激光稳定性、高真空环境、精密光机集成和自动化控制等方面，具有相通的工程需求。
上海光机所在冷原子领域长期形成的研究与系统研制经验，既支撑了空间科学实验，也为中性原子量子计算的工程化提供了可借鉴的基础。将这些积累应用于量子计算，需要结合原子阵列操控、量子操作与测量等要求，进一步开展系统设计和集成验证。
02 “清河一号”：将冷原子工程积累用于整机研发
中器无量“清河一号”的研发，正是依托上海光机所在冷原子物理与系统工程领域的深厚基础，推动相关积累在中性原子量子计算整机中的应用。
结合创始团队在国际前沿原子阵列研究中的经验，中器无量将原子操控、光学系统与测控技术纳入统一的整机设计。其中，前沿原子阵列研究为大规模原子操控提供研究经验，冷原子系统研制积累则为设备集成、精密控制与可靠运行提供工程支撑。
从空间站超冷原子物理实验柜到“清河一号”，应用目标有所不同，背后都需要长期积累的精密控制与系统集成能力。中器无量正在将这些研究与工程经验用于量子计算设备研发，持续推进原子操控、系统集成与运行验证。