中国科学家首次实现光子的分数量子反常霍尔态
2024-05-06 17:13:58
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中新社合肥5月6日电 (记者 吴兰)记者6日从中国科学技术大学获悉#@，该校潘建伟、陆朝阳、陈明城教授等在国际上首次实现了光子的分数量子反常霍尔态%@@#。
相关成果以长文的形式近日发表在国际学术期刊《科学》(Science)上%@%#*。
霍尔效应由美国科学家霍尔在1879年发现@*%，被广泛应用于电磁感测领域*#@。1980年德国科学家冯克利钦发现整数量子霍尔效应@@*%，1981年美籍华裔科学家崔琦和德国科学家施特默发现分数量子霍尔效应*#@@。这两个发现均获诺贝尔物理学奖*@*@。
反常霍尔效应是指无需外部磁场的情况下观测到相关效应#*。2013年@%##*，中国研究团队观测到整数量子反常霍尔效应***#。2023年**，美国和中国的研究团队分别观测到分数量子反常霍尔效应%#*%。
“反常霍尔态是指不仅看到反常霍尔效应这个现象#@，而且还挖掘到了产生这个现象的根源#@*。”陆朝阳教授解释道%#@#。
传统的量子霍尔效应实验研究采用“自顶而下”的方式##，即在特定材料的基础上@*，利用该材料已有的结构和性质实现制备量子霍尔态*#。通常情况下#%#@*，需要极低温环境、极高的二维材料纯净度和极强的磁�*#*。允笛橐蠼衔量�#%@#*。
人工搭建的量子系统结构清晰、灵活可控*@%#*，是一种“自底而上”研究复杂量子物态的新范式%*。这类技术被称为量子模拟@**，是“第二次量子革命”的重要内容#%%#，有望在近期应用于模拟经典计算困难的量子系统并达到“量子计算优越性”%*。
据介绍*#*，研究团队利用基于自主研发的一种新型超导量子比特Plasmonium*@@，并进一步在此系统中构造人工规范�*%。佣竦蒙鲜鲅芯砍晒�#%。这是利用“自底而上”的量子模拟方法进行量子物态和量子计算研究的重要进展*#。
在该项工作中#%，研究人员观测到了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@#*#，证实了准粒子的不可压缩性质*%。
诺贝尔物理学奖得主弗朗克维尔切克(Frank Wilczek)认为%#@，这是一个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*#%。(完)
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