中新社合肥12月18日電 (記者 吳蘭)面包圈和茶杯拓撲等價(jià)，這是由于他們都有一個(gè)穿透的洞，而洞的個(gè)數是一個(gè)拓撲性質(zhì)。

拓撲物態(tài)是當前物理研究的前沿和主流領(lǐng)域之一，為新材料、新器件的設計帶來(lái)了新的思路，乃至對人類(lèi)深入理解宇宙基本粒子的性質(zhì)都具有重要的意義。2016年，諾貝爾物理學(xué)獎便授予了在拓撲物理學(xué)方面作出開(kāi)創(chuàng )性貢獻的三位科學(xué)家。

記者18日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校中科院微觀(guān)磁共振重點(diǎn)實(shí)驗室杜江峰、林毅恒等人與中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗室羅希望等合作，在拓撲相變量子模擬方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際知名期刊《物理評論快報》(Physical Review Letters)上。

科學(xué)家發(fā)現，拓撲在凝聚物質(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(lài)樣品的細節，完全由系統狀態(tài)的整體拓撲性質(zhì)確定。而拓撲相變——具有不同拓撲性質(zhì)的狀態(tài)之間的轉變——一定是不連續的躍變。

研究人員針對拓撲相變中的一類(lèi)重要的費米子——三重簡(jiǎn)并費米子模型進(jìn)行實(shí)驗模擬。然而，在固體材料體系中，直接觀(guān)測這種三重簡(jiǎn)并點(diǎn)的拓撲相變需要復雜的調控，目前難以實(shí)現。因此，高度可控的量子模擬器為研究拓撲現象提供了新的途徑。

研究中，通過(guò)使用在超高真空環(huán)境束縛的鈹離子，結合微波、射頻等的精準調控，構建多能級的量子體系，可以有效地觀(guān)測自旋為1的拓撲單極子的行為。通過(guò)調控實(shí)驗參數，研究人員清晰地觀(guān)測到量子態(tài)的拓撲相變，并且提取出高階自旋張量在其中的貢獻。

據介紹，該工作發(fā)展出的高度可調控的多能級束縛離子系統，為研究高自旋物理提供了良好的平臺，并為進(jìn)一步研究新奇高階拓撲簡(jiǎn)并態(tài)以及其他拓撲單極子現象鋪平了道路。(完)