科学技术大学潘建伟、陆朝阳、陈明城教授团队近日在量子物态研究领域取得重大突破，成功实现光子的分数量子反常霍尔态。这一成果以长文形式发表于国际顶级学术期刊《科学》，标志着我国在量子模拟与量子计算领域跻身世界前列。
技术突破：从理论到实验的跨越
研究团队采用“自底而上”的量子模拟方法，基于自主研发的Plasmonium型超导高非简谐性光学谐振器阵列，实现了光子间的强非线性相互作用。通过交流耦合技术构建等效磁场，使光子绕晶格流动时积累Berry相位，成功模拟出分数量子反常霍尔效应。实验系统包含16个可编程非线性谐振器阵列，观测到了拓扑关联性质与分数霍尔电导，并证实了准粒子的不可压缩性。
科学意义：重构量子计算范式
分数量子反常霍尔态具有分数霍尔电导和准粒子拓扑保护特性，为拓扑量子计算提供了理想实验平台。传统研究依赖极低温与强磁场条件，而此次突破通过人工规范场构建，无需外磁场即可实现量子态操控。这一成果不仅验证了拓扑物态的基本理论，更为非阿贝尔任意子的制备与编织开辟了新路径，有望将拓扑量子比特的制备错误率降低两个数量级。
国际评价：量子模拟的圣杯成就
《科学》杂志审稿人高度评价，认为该工作“是利用相互作用光子进行量子模拟的重大进展”。诺贝尔物理学奖得主Frank Wilczek指出，这项研究“向基于任意子的量子信息处理迈出了重要一步”。沃尔夫奖获得者Peter Zoller则将其誉为“量子模拟领域的圣杯成就”，认为其“在科学和技术上都是一项杰出的成就”。
产业应用：从实验室到产业化的加速
此次突破为量子计算、量子通信与精密测量领域注入新动能。在量子计算方面，分数量子反常霍尔态可提升并行计算效率，为药物研发、材料模拟等提供算力支撑；在量子通信领域，其抗干扰特性可确保信息传输安全；在精密测量方面，光子态的高灵敏度有望推动地质勘探、生物医学检测等领域的精度革命。
正如《自然》杂志评论：“当光子在晶格中跳起量子舞步，我们看到的不仅是科学突破，更是一个全新量子时代的序章。”中科院团队的这项成果，不仅重构了量子物态的研究范式，更为我国在全球量子科技竞争中赢得了战略先机。
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