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ag真人网页“量子编程”玩出新物态：潘建伟团队science发文在量子芯片上“捏

发布时间： 2025-12-10 08:58:43

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　　院士团队在Science发表了题为“在超导量子处理器上实现可编程的高阶非平衡拓扑物态”◈◈ღ。通讯作者还包括朱晓波◈◈ღ、彭承志ag真人网页◈◈ღ、陆朝阳◈◈ღ、龚明等一众量子领域的牛人名单◈◈ღ。

　　他们到底干了个啥呢？简单来说◈◈ღ，他们直接在量子芯片上“敲代码”就造出了新材料？没错◈◈ღ，他们用自家研发的66位“祖冲之2.0”量子处理器◈◈ღ，像玩高级乐高一样◈◈ღ，“编程”出了一种叫“高阶非平衡拓扑物态”的奇特存在◈◈ღ。

　　这玩意儿到底有多神奇？简单说就是◈◈ღ：电流哪儿都不去◈◈ღ，就爱在材料边角打转◈◈ღ。而且这还不是静态的◈◈ღ，是在“被不断闪灯光照”的动态状态下实现的◈◈ღ！

　　说到拓扑◈◈ღ，你可能听过那个经典梗◈◈ღ：拓扑学家眼里◈◈ღ，甜甜圈和咖啡杯没区别——因为它们都只有一个洞ag真人网页◈◈ღ。物理学家把这套“看形状本质”的功夫用到了材料上◈◈ღ，就发现了拓扑绝缘体◈◈ღ：里面绝缘◈◈ღ，表面却导电游戏试玩◈◈ღ。◈◈ღ，而且这导电属性稳如老狗◈◈ღ，不太受杂质影响◈◈ღ。

　　那“高阶拓扑”又是什么进阶玩法？想象一下◈◈ღ，如果普通拓扑绝缘体是“表面导电”◈◈ღ，那高阶版就更极端——导电性被压缩到材料的棱角甚至角落◈◈ღ。这些被困在边角的电子模式◈◈ღ，就是传说中的“拓扑角模式”◈◈ღ，它们受到材料整体拓扑性质保护ag真人网页◈◈ღ，相当扛造狗万滚球◈◈ღ。

　　图说◈◈ღ：平衡态与高阶非平衡拓扑物相◈◈ღ。(A) 平衡态拓扑物相的特征是拓扑边缘模沿边界传播◈◈ღ，(B) 其在能谱上位于并跨越能隙狗万滚球◈◈ღ。kₓ 表示准动量ag真人网页◈◈ღ。(C) 高阶非平衡拓扑物相在“边界的边界”处具有 0 能量和 π 能量拓扑模◈◈ღ，(D) 其能谱呈现周期性的单位圆准能谱（范围从 −π 到 π）◈◈ღ，其中 0 能量和 π 能量能隙内存在四个拓扑角模（TCMs）

　　以往研究的多是“摆拍”式的平衡态拓扑系统狗万滚球◈◈ღ，但真实世界和未来技术往往是“直播”现场——材料被周期性驱动◈◈ღ，比如被激光一闪一闪地照ag真人网页◈◈ღ。这种非平衡状态下狗万滚球◈◈ღ，系统会出现更骚的操作◈◈ღ：能量谱会变成环形结构◈◈ღ，还可能冒出一种能量被“锁”在驱动频率一半的“π模式”◈◈ღ。

　　要实现并探测这种二维动态高阶拓扑狗万滚球◈◈ღ，实验界一直头大◈◈ღ：既要精确构建周期性驱动◈◈ღ，又没现成方法“看到”这些动态特征◈◈ღ。但潘建伟团队表示◈◈ღ：既然物理上难搞◈◈ღ，咱就直接在量子芯片上“写代码”来模拟◈◈ღ！

　　团队的核心装备是一块66量子比特的超导芯片◈◈ღ。每个量子比特就像个可以同时是0和1的“量子开关”◈◈ღ。通过微波精准操控◈◈ღ，他们能灵活调节比特间的耦合强度甚至正负◈◈ღ，直接在芯片上“编程”出想要的物理模型◈◈ღ。

　　非平衡SOTPs的空间特征分析◈◈ღ。（A）针对(1,1)相ag真人网页◈◈ღ，展示了实测（上图）和理想模拟（下图）的Floquet局域态密度空间分布狗万滚球◈◈ღ，分别对应0能隙◈◈ღ、π能隙和低能带的积分结果◈◈ღ。（B）和（C）分别对应(0,1)相和(1,0)相的相同分析ag真人◈◈ღ，◈◈ღ。可以看到◈◈ღ，局域在边角区域的Floquet局域态密度分布存在明显差异◈◈ღ，这清晰地揭示了0型和π型拓扑角模式具有截然不同的内部空间结构◈◈ღ。

　　靠这方法◈◈ღ，他们不仅数清了角模式（0个或4个）ag真人试玩◈◈ღ，◈◈ღ，还首次直接拍到了非平衡系统特有的环形能量谱和“π模式”◈◈ღ。

　　总之◈◈ღ，这波操作不仅证明了“量子编程”造材料的可行性◈◈ღ，还展示了当代科研的打开方式——与其苦苦等待自然界赏饭吃◈◈ღ，不如直接动手“捏”个新材料出来◈◈ღ。从拓扑绝缘体到拓扑角模式◈◈ღ，从静态到动态◈◈ღ，科学家们正在用量子芯片◈◈ღ，一步步搭建起连接理论想象与现实应用的新桥梁◈◈ღ。

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