国际首次！我国科学家实现光子分数量子反常霍尔态

国际首次！我国科学家实现光子分数量子反常霍尔态

量子模拟实验有了重大突破。中国科学院近日召开新闻发布会宣布，中国科学技术大学潘建伟院士团队在国际上首次实现光子的分数量子反常霍尔态。这是量子物理学和量子信息科学领域的一个重要进展。相关研究成果在线发表于《科学》杂志。

成果示意图。图片来源：中国科学院

霍尔效应是指当电流通过置于磁场中的材料时，电子受到洛伦兹力的作用，在材料内部产生垂直于电流和磁场方向的电压。这个效应由美国科学家霍尔在1879年发现，并被广泛应用于电磁感测领域。反常霍尔效应是指在没有外部磁场的情况下观测到相关效应。

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。“这种方法的优势在于它提供了更高的灵活性和可控性，研究者可以精确地控制每一个组件，从而更好地理解和操纵量子系统。”论文共同通讯作者、中国科学技术大学教授陆朝阳说，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”。

此次，研究团队利用自主研发的一种新型超导量子比特Plasmonium，成功实现光子间的非线性相互作用，并进一步构建出作用于光子的等效磁场以构造人工规范场，从而在国际上首次实现了光子的分数量子反常霍尔态。