中国科学家首次实现光子的分数量子反常霍尔态
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，中国该校潘建伟、科学陆朝阳、家首陈明城教授等在国际上首次实现了光子的次实分数量子反常霍尔态。
相关成果以长文的现光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，数量被广泛应用于电磁感测领域。反常1980年德国科学家冯·克利钦发现整数量子霍尔效应，中国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。科学这两个发现均获诺贝尔物理学奖。家首
反常霍尔效应是次实指无需外部磁场的情况下观测到相关效应。2013年，现光中国研究团队观测到整数量子反常霍尔效应。数量2023年，反常美国和中国的中国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场，对实验要求较为苛刻。
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场，从而获得上述研究成果。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)
