中国科大首次实现光子的分数量子反常霍尔态

　　5月6日，记者从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟、陆朝阳、陈明城教授等人利用“自底而上”的量子模拟方法，在国际上首次实现了光子的分数量子反常霍尔态，助力推进了“第二次量子革命”。

　　分数量子反常霍尔效应备受学术界关注，对其研究所衍生出的拓扑序、复合费米子等理论成果逐渐成为多体物理学的基本模型，处于分数量子反常霍尔态的物质具有重要的观测研究价值。

　　传统的量子霍尔效应实验研究采用“自顶而下”的方式，但对实验要求较为苛刻，一定程度上限制了其在量子信息科学中的应用。中国科大潘建伟团队则利用“自底而上”的量子模拟方法，在国际上自主研发并命名了一种新型超导量子比特Plasmonium，打破了目前主流的Transmon（传输子型）量子比特相干性与非简谐性之间的制约。这样的人造系统具有可寻址、单点位独立控制和读取，以及可编程性强的优势，为实验观测和操纵提供了新的手段。

　　在该项工作中，中国科大研究人员观测到分数量子霍尔态独有的拓扑关联性质，验证了该系统的分数霍尔电导。同时，他们通过引入局域势场的方法，跟踪了准粒子的产生过程，证实了准粒子的不可压缩性质。

　　诺贝尔物理学奖得主Frank Wilczek评价，这种“自底而上”、用人造原子构建哈密顿量的 途径是“非常有前途的想法、令人印象深刻的实验，向基于任意子的量子信息处理迈出了重要一步”。沃尔夫奖获得者Peter Zoller评价，实现这样的目标是多年来全球顶级实验室竞争的量子模拟的圣杯之一。（刘小容）