(資料圖)

記者20日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)了解到，該校中科院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室杜江峰、林毅恒等人與中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室羅希望等合作，通過發(fā)展高自旋離子阱體系的調(diào)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對三重簡并拓?fù)鋯螛O子的量子模擬，觀測到具有不同拓?fù)浜傻膯螛O子之間的相變，并展示了自旋張量在其中的重要作用。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。

拓?fù)湮飸B(tài)是當(dāng)前物理研究的前沿和主流領(lǐng)域之一，為新材料、新器件的設(shè)計(jì)帶來了新的思路，甚至對深入理解宇宙基本粒子的性質(zhì)具有重要意義?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，拓?fù)湓谀畚镔|(zhì)的一些物理特性上也起到關(guān)鍵作用，這些物理特性不依賴樣品的細(xì)節(jié)，完全由系統(tǒng)狀態(tài)的整體拓?fù)湫再|(zhì)確定。例如，在一些半金屬材料中，能帶簡并點(diǎn)形成的類似單極子的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以具有不同的拓?fù)浜?，探索他們之間的拓?fù)湎嘧兪悄壳暗那把匮芯糠较蛑弧Ｍ瑫r(shí)，簡并點(diǎn)附近的準(zhǔn)粒子激發(fā)表現(xiàn)出類似基本粒子的行為，探索其拓?fù)湎嘧儗τ谔剿餍滦土Ｗ右簿哂兄匾饬x。

此項(xiàng)研究中，研究人員針對拓?fù)湎嘧冎械囊活愔匾M(fèi)米子——三重簡并費(fèi)米子模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M。該模型對應(yīng)自旋為1的拓?fù)鋯螛O子，在近期的研究中受到廣泛關(guān)注。然而，在固體材料體系中，直接觀測這種三重簡并點(diǎn)的拓?fù)湎嘧冃枰獜?fù)雜的調(diào)控，目前難以實(shí)現(xiàn)。因此，高度可控的量子模擬器為研究拓?fù)洮F(xiàn)象提供了新的途徑。研究人員介紹，該研究通過使用在超高真空環(huán)境束縛的鈹離子，結(jié)合微波、射頻等的精準(zhǔn)調(diào)控，構(gòu)建多能級(jí)的量子體系，可以有效觀測自旋為1的拓?fù)鋯螛O子的行為。通過調(diào)控實(shí)驗(yàn)參數(shù)，研究人員清晰地觀測到量子態(tài)的拓?fù)湎嘧?，并且提取出高階自旋張量在其中的貢獻(xiàn)。

這項(xiàng)研究成果發(fā)展出的高度可調(diào)控的多能級(jí)束縛離子系統(tǒng)，為研究高自旋物理提供了良好的平臺(tái)，并為進(jìn)一步研究新奇高階拓?fù)浜啿B(tài)以及其他拓?fù)鋯螛O子現(xiàn)象鋪平了道路。