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光子的分数量子反常霍尔态首次实现

有望助推“第二次量子革命”

发布时间:2024-12-30

来源:科技日报 陆成宽【字号:

量子模拟实验有了重大突破。5月6日,中国科学院在京召开新闻发布会宣布,利用“自底而上”的量子模拟方法,中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟团队在国际上首次实现光子的分数量子反常霍尔态,为高效开展更多、更新奇的量子物态研究提供了新路径。相关论文发表于《科学》。

霍尔效应是指当电流通过置于磁场中的材料时,电子受到洛伦兹力的作用,在材料内部产生垂直于电流和磁场方向的电压。这个效应由美国科学家霍尔在1879年发现,并被广泛应用于电磁感测领域。反常霍尔效应是指在没有外部磁场的情况下观测到相关效应。

分数量子反常霍尔效应备受学术界关注,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。传统研究采用的是“自顶而下”的方法,研究者从已经存在的材料出发,利用其固有结构和性质来实现量子霍尔态。而“自底而上”的方法则是人工构建量子系统,从最基本的组件开始逐步搭建出所需的复杂结构。潘建伟团队利用“自底而上”的方式,基于自主研发的超导高非简谐性光学谐振器阵列,实现了光子间的非线性相互作用,并进一步在此系统中构建出作用于光子的等效磁场以构造人工规范场,从而实现了光子的分数量子反常霍尔态,为开展量子领域相关研究提供了优质的研究平台,有望助力推进“第二次量子革命”。

诺贝尔物理学奖得主弗兰克·维尔切克对这项研究给予高度评价。他说:“这种‘自底而上’的途径是一个‘非常有前途的想法’,这是一个令人印象深刻的实验,为基于任意子的量子信息处理迈出了重要一步。”

(责任编辑:梁春雨)

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