人民網(wǎng)北京5月6日電 （記者趙竹青）記者從中國科學院獲悉，近日，我國科學家在量子計算領域取得重大突破：利用“自底而上”的量子模擬方法，在國際上首次實現(xiàn)了光子的分數(shù)量子反常霍爾態(tài)。相關成果以長文的形式于北京時間5月3日發(fā)表在國際學術期刊《科學》上。

霍爾效應是指當電流通過置于磁場中的材料時，電子受到洛倫茲力的作用，在材料內(nèi)部產(chǎn)生垂直于電流和磁場方向的電壓。這個效應由美國科學家霍爾在1879年發(fā)現(xiàn)，并被廣泛應用于電磁感測領域。反?；魻栃侵笩o需外部磁場的情況下觀測到相關效應。

中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽、陳明城教授等利用基于自主研發(fā)的Plasmonium（等離子體躍遷型）超導高非簡諧性光學諧振器陣列，實現(xiàn)了光子間的非線性相互作用，并進一步在此系統(tǒng)中構建出作用于光子的等效磁場以構造人工規(guī)范場，在國際上首次實現(xiàn)了光子的分數(shù)量子反常霍爾態(tài)。

傳統(tǒng)的量子霍爾效應實驗研究采用“自頂而下”的方式，難以對系統(tǒng)微觀量子態(tài)進行單點位獨立地操控和測量。與之相對地，人工搭建的量子系統(tǒng)結構清晰，靈活可控，是一種“自底而上”研究復雜量子物態(tài)的新范式。該研究團隊在國際上自主研發(fā)并命名了一種新型超導量子比特Plasmonium，并進一步構造出作用于光子的等效磁場，解決了實現(xiàn)光子分數(shù)量子反常霍爾效應的兩個關鍵難題。這樣的人造系統(tǒng)具有可尋址、單點位獨立控制和讀取，以及可編程性強的優(yōu)勢，為實驗觀測和操縱提供了新的手段。

《科學》雜志審稿人高度評價這一工作，認為這一工作“是利用相互作用光子進行量子模擬的重大進展”。

諾貝爾物理學獎得主Frank Wilczek評價：這種“自底而上”、用人造原子構建哈密頓量的途徑是一個“非常有前途的想法”，這是一個令人印象深刻的實驗，為基于任意子的量子信息處理邁出了重要一步。沃爾夫獎獲得者Peter Zoller評價：“這在科學和技術上都是一項杰出的成就”“實現(xiàn)這樣的目標是多年來全球頂級實驗室競爭的量子模擬的圣杯之一”。

（以上消息來源：人民網(wǎng)  責任編輯：趙竹青、呂騫）