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量子信息与拓扑物理是量子力学衍生出来的两个重要学科分支，其中量子纠缠态与拓扑相既是基础物理研究的核心内容，也是前沿技术发展的关键物理资源。量子纠缠是量子计算、量子模拟和量子通信等应用的关键资源，约20量子比特的量子纠缠态均已在光子、超导、离子和原子等体系中实现；然而，量子纠缠对量子器件加工、量子器件调控等过程中存在的完美性，提出了苛刻的实验要求，使得量子技术在走向实际应用的过程中面临着诸多挑战。另...
近日，中科院合肥研究院强磁场中心在电操控新型磁结构动力学研究中取得新进展，相关论文以“Current-Controlled Topological Magnetic Transformations in a Nanostructured Kagome Magnet（在Kagome磁纳米结构中实现可逆电流调控拓扑磁转变）”为题发表在Advanced Materials期刊上。
我科学家展示实现拓扑量子计算新方法
拓扑量子计算 仲费米子零模 魔术态萃取
2021/8/11
中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、韩永建、许金时等人与合作者研究发现：仲费米子零模编织过程对局域噪声免疫，并且保持量子互文资源守恒，因此有望通过编织操作和魔术态萃取等手段进行普适、容错的量子计算。该成果8月9日以研究长文的形式在线发表在美国物理学会期刊《PRX量子》上，并被选为编辑推荐文章。
研究实现和观测非阿贝尓拓扑荷能带系统（图）
非阿贝尔拓扑荷 阿贝尔群元素 拓扑
2021/7/29
香港科技大学教授陈子亭团队领衔，香港大学教授张霜和国防科技大学副研究员杨镖等研究人员合作，通过构建空间和时间反演对称保护的传输线网络，直接实验观测到了一维能带系统中的非阿贝尔拓扑荷，并将其清晰地映射到本征坐标架球面上。2021年6月9日，相关论文刊登于《自然》。
近日，南科大量子科学与工程研究院讲席教授、中科院院士俞大鹏低维量子输运研究团队的博士后李彩珍与北京大学廖志敏教授、荷兰屯特大学李川助理教授等合作，在《物理评论快报》发表题为“Topological Transition of Superconductivity in Dirac Semimetal Nanowire Josephson Junctions”的研究论文，实现了狄拉克半金属纳米线约瑟夫...
中国科学技术大学实现拓扑相识别和其相变探测
拓扑相识别 相变探测 探测拓扑相 二维晶格体系
2022/4/2
中国科学技术大学杜江峰院士领导的中科院微观磁共振重点实验室在探测拓扑相研究方面取得重要进展，实验室核磁实验组的彭新华教授与理论合作者复旦大学孔令欣教授和万义顿教授合作，在国际上首次利用量子模拟方法，通过高精度量子控制实验手段在原理上唯一识别了一类二维晶格体系的不同拓扑相，探测并证实了这类拓扑相存在的广泛区域，向着利用实验手段研究复杂的量子物质和实现拓扑量子计算的方向迈出了重要一步。伦敦时间10月1...
南京大学固体微结构物理国家重点实验室、现代工程与应用科学学院材料科学与工程系、人工微结构科学与技术协同创新中心的卢明辉、刘晓平和陈延峰教授课题组在人工微结构物理与材料的研究中取得突破，他们首次在理论上提出并在实验上实现了声拓扑绝缘体及其量子自旋霍尔效应。相关成果以“Acoustic topological insulator and robust one-way sound transport”为...
中国科学技术大学利用量子模拟技术实现拓扑数的直接测量（图）
中国科学技术大学 量子模拟技术 拓扑数
2016/8/8
近日，中国科学技术大学杜江峰院士领衔的实验课题组和耶鲁大学理论合作者蒋良教授，利用金刚石中自旋作为量子模拟器，在国际上首次直接测量了拓扑数。研究成果以“编辑推荐”的形式发表在2016年8月4日的《物理评论快报》上[Phys. Rev. Lett. 117, 060503 (2016)]。拓扑数可以用来表征一种特殊的相变——拓扑相变，这种相变无法用朗道对称性破缺理论解释。自量子霍尔效应发现以来，许多...
拓扑绝缘体是近年来凝聚态物理的研究热点之一，它作为物质的一种新的量子态，与普通绝缘体一样能谱具有体能隙，但表面态却是金属性的。这种金属性受到时间反演不变性的保护，与表面的具体形貌无关，只和全局拓扑属性相关。人们相继在Bi2Se3、Bi2Te3、Sb2Te3理论预期和实验验证了3维拓扑态的存在。与拓扑绝缘体类似的还有拓扑超导体，这类材料的块材与普通超导体一样具有超导配对能隙，但在表面上可能存在一类新...
新材料的开发和相关物性研究是材料科学和凝聚态物理领域中特别具有重要性和生命力的研究方向之一。不同于合金固溶体，金属间化合物中p-d电子杂化形成的各向异性轨道序使原子具有了有序占位的倾向。努力掌握共价作用的这一特性，通过原子择优占位、能带构造、磁性调控和相变诱发等材料设计方法，可以更高效地发现新型磁性功能材料，从而为磁电子学器件、磁换能器、磁传感器、磁制冷等应用提供高性能的核心材料。
最近，中科院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室凝聚态理论与材料计算实验室刘伍明研究组与美国密西西比州立大学/首都师范大学叶锦武教授合作，在光晶格系统的拓扑量子相变研究方面取得重要进展。他们应用有效场论的方法系统地研究了具有非阿贝尔人工规范势的六角光晶格中费米子体系的拓扑量子相变，获得了零温和有限温度的相图，以及有限温度的标度函数等，讨论了如何在实验上测量这些结果。
拓扑绝缘体是近年来凝聚态物理的研究热点之一。这类材料不同于传统的“金属”和“绝缘体”，其体内部为有能隙的绝缘态，其表面则是无能隙的金属态。这种金属表面态是由其内在电子结构拓扑性质决定的，受时间反演不变性的保护，因而受缺陷、杂质等外界影响较小。目前，理论上预言的拓扑绝缘体都是半导体材料，电子间的关联效应较小，理论分析相对较为简单。而能否在强关联材料体系中发现新的拓扑绝缘体材料，则是理论上非常关心的问...
分数量子霍尔效应作为凝聚态物理的一个重要领域在过去数十年中受到了广泛关注，其中1982年的发现分数量子霍尔效应实验以及1983年的解释分数量子霍尔效应的理论研究在1998年获得诺贝尔物理学奖。迄今为止，人们只在强磁场下的二维电子气中观测到分数霍尔效应。近年来探索在其他系统中实现分数量子霍尔效应，例如没有磁场的格点系统及冷原子系统，是一个重要的研究课题。在冷原子系统中，利用快速旋转的BEC的方法或用...
中国科学院物理研究所一维拓扑超导体中的安德森无序转变研究取得新进展
一维拓扑超导体 安德森 无序转变 研究进展
2013/5/3
拓扑物质态的研究是近年来物理学研究中的一个热点。除了拓扑绝缘体之外，拓扑超导体也是一类备受关注的系统。与拓扑绝缘体类似，体内具有的超导能隙的拓扑超导体在边界或表面上具有被拓扑保护的零能态。对于一维拓扑超导体，这些零能态是局域在边界上的马拉约那（Majorana）费米子态。这种在拓扑超导系统中衍生出来的Majorana费米子是一种具有分数统计性质的粒子，它的反粒子就是其本身。由于它具有抗环境噪声影响...
最近三年来，三维拓扑绝缘体的研究在世界范围内取得了飞速进展，并成为凝聚态物理研究中的一个爆发性热点领域。拓扑绝缘体是一类具有非平庸的拓扑对称性(Z2)的材料，其内部绝缘，但在表面上存在着一种无能隙的、线性色散并且自旋与动量锁定的特殊电子态。这种新的量子物质态被预言可以产生出许多新奇的准粒子和物理效应，如磁单极、Majorana费米子和量子化的反常霍尔效应等。利用拓扑绝缘体的表面态被认为有可能实现新...