电子飞鸟

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中新网北京5月6日电 (记者 孙自法)中国科学院5月6日在北京举行专题新闻发布会宣布，中国科学技术大学(中国科大)科研团队基于中国科学家自主研发并命名的一种新型超导量子比特，实现了光子间的非线性相互作用，并进一步在此系统中构建出作用于光子的等效磁场以构造人工规范场，在国际上首次实现了光子的分数量子反常霍尔态。

传统的量子霍尔效应实验研究采用“自顶而下”的方式，即在特定材料的基础上，利用该材料已有的结构和性质实现制备量子霍尔态。通常情况下，需要极低温环境、极高的二维材料纯净度和极强的磁场，对实验要求较为苛刻。此外，传统“自顶而下”的方法难以对系统微观量子态进行单点位独立地操控和测量，一定程度上限制了其在量子信息科学中的应用。

沃尔夫物理学奖获得者、奥地利因斯布鲁克大学教授彼得·佐勒(Peter Zoller)指出，“这在科学和技术上都是一项杰出的成就”，“实现这样的目标是多年来全球顶级实验室竞争的量子模拟的‘圣杯’之一”。在量子设备上高精度地产生如此高度纠缠的量子态，为研究奇异量子态开启了大门，是实现构建新型容错量子计算机这一长期梦想的起点。

美国华盛顿大学教授许晓栋认为，这项工作的重要意义是创造了一个可以精确调控的量子模拟平台去实现不需要外加磁场的分数量子霍尔态，可为凝聚态物理研究提供前瞻和重要的指导意义。该工作展示了如何用光子来实现量子模拟分数量子霍尔效应，不论技术上还是物理上都很有意义，未来可进一步研究用它来创造一些新奇量子物态。

针对本项研究中“霍尔效应”“反常霍尔效应”等诸多专业学术名词比较深奥难懂，中国科大团队在发布会上提供相关材料科普称，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。该效应由美国科学家霍尔在1879年发现，以其命名并被广泛应用于电磁感测领域。

1980年，德国科学家冯·克利钦发现在极低温和强磁场条件下，霍尔效应出现整数量子化的电导率平台，这一新现象超出经典物理学的描述，被称为整数量子霍尔效应，它为精确测量电阻提供了标准；1981年，美籍华裔科学家崔琦和德国科学家施特默发现分数量子霍尔效应；整数和分数量子霍尔效应的发现分别获得1985年和1998年诺贝尔物理学奖。此后40余年间，分数量子霍尔效应尤其受到了广泛的关注。

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