搜索 猫眼电影 融媒体矩阵
  • 山东手机报

  • 猫眼电影

  • 大众网官方微信

  • 大众网官方微博

  • 抖音

  • 人民号

  • 全国党媒平台

  • 央视频

  • 百家号

  • 快手

  • 头条号

  • 哔哩哔哩

首页 >新闻 >社会新闻

“量子编程”玩出新物态:潘建伟团队science发文,在量子芯片上“捏”出神奇材料|光锥读论文

2025-12-23 15:27:47
来源:

猫眼电影

作者:

吴信坤

手机查看

  猫眼电影记者 多米尼克 报道首次登录送91元红包

11月27日,顶级大佬在顶级期刊上发表了顶级成果:中国科学技术大学潘建伟院士团队在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”。通讯作者还包括朱晓波、彭承志、陆朝阳、龚明等一众量子领域的牛人名单。

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

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

甜甜圈和咖啡杯是一回事

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

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

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

从“摆拍”到“直播”:挑战动态拓扑世界

以往研究的多是“摆拍”式的平衡态拓扑系统,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,比如被激光一闪一闪地照。这种非平衡状态下,系统会出现更骚的操作:能量谱会变成环形结构,还可能冒出一种能量被“锁”在驱动频率一半的“π模式”。

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

实验怎么玩?量子芯片变身“材料模拟器”

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

第一步:先搞定静态版

在6×6阵列上模拟经典BBH模型

通过设计耦合,在每个菱形格子里引入“π规范磁通”(一种等效量子效应)

成功在四个角落捕捉到“零能拓扑角模式”

实验在6x6二维比特阵列上实现周期性驱动

第二步:秀出动态神操作

不硬搞物理振荡,而是设计一套超50个循环的Floquet量子电路

每个循环模拟一次周期性驱动的演化步骤

相当于在数字世界里“编程”出动态非平衡拓扑态

非平衡SOTPs的空间特征分析。(A)针对(1,1)相,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,分别对应0能隙、π能隙和低能带的积分结果。(B)和(C)分别对应(0,1)相和(1,0)相的相同分析。可以看到,局域在边角区域的Floquet局域态密度分布存在明显差异,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。

怎么“看到”这些微观模式?丢石子看涟漪!

探测这些边角模式是另一大难关。团队开发了一套基于“手征密度”动力学的探测大招:

挨个点炮:依次单独激发每个量子比特

全局围观:追踪所有比特状态的动态变化

拓扑解码:从数据中反推角模式数量、能量分布和空间位置

靠这方法,他们不仅数清了角模式(0个或4个),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”。

这波操作到底有啥用?

对科学宅:

首次在实验中实现二维高阶非平衡拓扑态

给动态量子系统研究开了新副本

对技术党:

建了个“量子材料模拟器”,以后筛选新材料可能像试玩Demo

为拓扑量子计算埋了颗种子

展示了量子处理器模拟复杂系统的潜力

对路人甲:

原来材料还能这么“编程”设计?!

量子计算不只是算得快,还能当科研神器

接下来还要玩多大?

团队透露,下一步准备:

在电路里加更多激发,玩相互作用更猛的拓扑态

上更大规模阵列,挑战经典计算机算不动的场景

继续探索各种奇异量子物态

总之,这波操作不仅证明了“量子编程”造材料的可行性,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,不如直接动手“捏”个新材料出来。从拓扑绝缘体到拓扑角模式,从静态到动态,科学家们正在用量子芯片,一步步搭建起连接理论想象与现实应用的新桥梁。

编辑:吴欧

论文信息

发布期刊 Science

发布时间 2025年11月27日

论文标题 Programmable higher- order nonequilibrium topological phases on a superconducting quantum processor

(DOI:10.1126/science.adp6802

 时事1:欧冠赔率万博

  12月23日,山东省气象台发布海上大风黄色预警,资金价格部分,DR001延续在1.26%附近,Shibor 3M下行,真实资金分层偏重。,od体育appios。

  12月23日,中国官方出新规严格直播电商食品安全监管,彭昌国坦言,在非洲卖手机,重要的还是有没有“爆款”,当地人进货习惯于每种款式都拿一点,“货好不好比较重要”。,bet9中文网,博彩神算王,巴黎人手机赌网。

 时事2:真人德州二维码下载

  12月23日,河南郑州:层林尽染“美拉德”色系,李家超还表示,错放国歌事件也涉及谷歌搜索器出现有关国歌的不正确资讯。他说,谷歌作为一个大机构,对于确保国歌资讯正确有道德及法律责任,希望谷歌可以与特区政府共同找出办法解决。李家超称,根据谷歌公开的公司政策显示,公司不会容许错误或违法资讯在搜索器内出现,他认为谷歌有责任及方法处理好相关问题。,天博备用网址,摩天城体育官网,博狗比分网址。

  12月23日,“锁座乱象”如何破 多家航空公司正在研究,从一季度增速来看,万亿城市中,共有苏州等14座城市GDP增速跑赢全国大盘(5.3%),天津、济南与全国持平。其中,苏州、南通、泉州GDP增速分别达到7.9%、7.2%、7.2%,位居前三;佛山、西安及广州则分别以1.1%、2.7%及3.6%的增速排名倒数。四座“准万亿”城市则悉数跑赢全国平均水平。,AG亚游,万博网页登录,马博正规买球平台。

 时事3:贝博网站体育

  12月23日,国防部新闻发言人就菲律宾国防部炒作仙宾礁水炮事件答记者问,激发有潜能的消费,扩大有效益的投资,各地都迫切地希望形成消费和投资相互促进的良性循环。而文旅的“撬动”作用越发受到重视,带动批、零、住、餐,更带动文化演艺市场乃至城市品牌的塑造。,捕鱼王,博彩app哪个好,美高梅平台下注。

  12月23日,“金角银边”变健身空间 湖南人均体育场地面积5年增幅超64%,刘长文说,此前,有个别村民发现自己或家人被注册了个体工商户,汇报到村委会,村委会都会帮忙注销。,百老汇转盘的更多内容,世界杯投注站最正规,千赢国际官方网站。

 时事4:AG官网是多少

  12月23日,浙江省首届中小学生劳动技能展示活动在杭举行,液冷服务器等AI产业链股盘中走势活跃,截至收盘,申菱环境涨超13%;英维克尾盘涨停续创新高,市值突破1000亿元;鸿富瀚涨近9%亦创出新高,科创新源、强瑞技术等涨逾7%。,斗地主手机下分,bbin平台台,狮子老虎棋牌官网。

  12月23日,把脉全球环境治理,外国专家:中国贡献可行实践路径,盛典以“鸿蒙初开,星河互联”的舞台理念,也生动描绘了未来智能世界的图景。从打通设备壁垒的“万物互联日常”,到舞台上用3065块曲面屏与AR、AI技术所构筑的“光宇宙”,都指明了技术发展的方向——一个无缝协同、虚实融合的智能世界。,银河app下载,世界杯买球怎么赔付啊,优信彩票平台可靠吗。

责编:孙武

审核:林永坤

责编:张泽波

相关推荐 换一换