科研人员首次利用量子模拟识别拓扑序

新华社上海10月20日电(记者刘学、吴振东)最近，中国研究人员率先利用自主创新的随机绝热方法，用量子模拟方法识别二维系统中的Z2拓扑序列。这为研究量子物质和实现量子计算奠定了重要基础。

该研究是由复旦大学物理系孔令新团队和万一敦团队，以及中国科学院微磁共振重点实验室的杜江峰和彭新华团队共同完成的。最新的研究成果以长篇研究论文的形式在国际权威学术期刊《自然物理学》(论文链接)上在线发布。

近几十年来，对新拓扑有序物质状态的研究已经成为凝聚态物理的前沿。该领域的研究不仅对新一代电子元件和超导体的研究和发展具有重要意义，而且在未来容错拓扑量子计算中具有潜在的应用前景。

长期以来，在拓扑序的实验实现及其拓扑性质的实验检测方面存在许多挑战。

在这项最新的研究中，中国研究人员使用量子模拟方法设计并证明了具有拓扑特征的S和T矩阵可以在没有基态解析解的先验知识的情况下被直接测量和重构，并且拓扑相位可以被识别以获得它们的拓扑指纹。此外，该实验采用随机绝热方法制备线性独立基态组，克服了以往量子模拟实验中根据可解模型直接制备基态的困难。

本文的第一作者是罗，中国科学技术大学微磁共振重点实验室博士生，通讯作者是孔令鑫、万宜敦、彭新华。这项研究得到了中国国家自然科学基金、科技部、教育部、上海市科委和中国科学院的支持。