晉皖攜手破局量子前沿！山西大學參與成果登《Science》，首次實現高階非平衡拓撲物態探測

在量子物理與拓撲物態研究的國際賽道上，山西科研力量再添重磅成果。近日，國際頂級學術期刊《Science》發表一項突破性研究——山西大學與中國科學技術大學聯合團隊，在國際上首次實現并探測了高階非平衡拓撲物態，為拓撲量子計算、高精度量子調控等前沿領域開辟了全新路徑，彰顯了山西在光量子技術領域的硬核實力。

此次研究由山西大學光量子技術與器件全國重點實驗室、激光光譜研究所賈鎖堂教授、梅鋒教授團隊，與中國科學技術大學潘建偉院士團隊攜手完成。山西大學張佳輝為論文共同第一作者，梅鋒教授作為山西方核心帶頭人，與中科大朱曉波教授、潘建偉教授共同擔任通訊作者，充分體現了山西科研團隊在核心技術研發與理論創新中的關鍵作用。

拓撲物態作為凝聚態物理的重要前沿，曾因顛覆傳統物態分類框架榮獲2016年諾貝爾物理學獎。而高階拓撲物態進一步突破了經典體-邊對應原理，其蘊含的零維拓撲角模具有獨特的非阿貝爾統計特性，被視為拓撲量子計算的理想物理平臺。近年來，物態研究從平衡態向非平衡態的跨越成為新趨勢，非平衡拓撲物態能呈現出拓撲泵浦、動力學拓撲相變等平衡態下不存在的新穎特性，為量子態的高精度操控提供了全新可能，但如何在量子體系中實現并探測這類特殊物態，一直是國際學界亟待破解的難題。

聯合團隊以可編程“祖沖之2號”超導量子處理器為核心平臺，攻克了三大關鍵技術瓶頸：設計出適配高階拓撲物態的超導比特陣列模型與量子編程線路，構建了手征性量子動力學理論體系，建立了系統化的量子處理器優化方案。通過對量子比特頻率與耦合強度的精密標定和動態調控，團隊在6×6量子比特陣列上成功執行了50個弗洛凱周期的量子演化操作，不僅首次實現了四種平衡與非平衡高階拓撲物態，更精準觀測到拓撲保護的量子比特角模，系統揭示了非平衡拓撲準能譜、動力學行為等核心特性，實驗結果與理論預言高度吻合。

“這一突破不僅解決了非平衡高階拓撲物態‘制備難、探測難’的國際難題，更標志著我國在可編程量子模擬領域的能力達到新高度。”研究團隊介紹，該成果為非平衡強關聯拓撲物態的深入研究奠定了基礎，也為量子模擬實現“量子優勢”提供了關鍵支撐，未來有望在拓撲量子計算、量子精密測量等領域展現重要應用價值。

山西大學光量子技術與器件全國重點實驗室作為此次研究的重要參與單位，長期深耕量子信息科學領域，此次成果的發表是該實驗室依托極端光學省部共建協同創新中心，整合山西省基礎研究計劃等資源支持，開展跨地域、跨學科協同創新的生動實踐。近年來，山西持續加大基礎研究投入，聚焦光量子、新材料等戰略性新興產業，搭建高水平創新平臺，吸引集聚頂尖科研力量，此次晉皖聯合攻關登頂《Science》，正是山西科技創新生態持續優化、科研實力穩步提升的有力印證。

該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、山西省基礎研究計劃等項目的聯合支持，相關技術方案與研究數據已通過論文向國際學界公開，為全球拓撲物態與量子計算領域的研究提供了重要參考。