5 月 6 日，据中国科学院消息，中国科学技术大学潘建伟院士团队采用“自底向上”量子模拟方法，在国际上率先实现光子的分数量子反常霍尔态，为高效展开更多新颖的量子物质状态的研究提供了新途径。相关成果发表在国际学术期刊《科学》上。

霍尔效应是指电流通过置于磁场中的材料时，电子受洛伦兹力作用，在材料内产生垂直于电流和磁场方向的电压。该效应广泛应用于电磁感应领域。反常霍尔效应是指无需外部磁场就能观察到相关效应。量子霍尔效应是量子力学的霍尔效应版本，需要在极低温、强磁场的极端条件下才能被观测到。

“量子霍尔效应根据电子间相互作用方式的不同，分为整数量子霍尔效应和分数量子霍尔效应。”潘建伟表示，其中，分数量子霍尔态展现出非平凡的多体纠缠，具有重要的观测研究价值，多年来受到学术界高度关注。

本次研究中，团队采用“自底向上”的方法，基于自主研发的超导高非简谐性光学谐振器阵列，实现了光子间的非线性相互作用，并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，从而实现光子的分数量子反常霍尔态，为开展量子领域相关研究提供了一个优良的研究平台，有望助推“第二次量子革命”。

中国科学技术大学教授陆朝阳介绍，传统的量子霍尔效应实验研究采用“自顶向下”的方式，即利用特定材料已有的结构和性质制备量子霍尔态。“自底向上”的方式则是利用人工搭建的量子系统开展相关研究。由于结构清晰、灵活可控，这种方式无需极强外磁场等严苛的实验条件，且能实现对高集成度量子系统微观性质的全面测量和可控利用。

诺贝尔物理学奖获得者弗兰克·维尔切克评价，这项研究向基于任意子的量子信息处理迈出重要一步。（新华社）