晋皖携手破局量子前沿！山西大学参与成果登《Science》，首次实现高阶非平衡拓扑物态探测

在量子物理与拓扑物态研究的国际赛道上，山西科研力量再添重磅成果。近日，国际顶级学术期刊《Science》发表一项突破性研究——山西大学与中国科学技术大学联合团队，在国际上首次实现并探测了高阶非平衡拓扑物态，为拓扑量子计算、高精度量子调控等前沿领域开辟了全新路径，彰显了山西在光量子技术领域的硬核实力。

此次研究由山西大学光量子技术与器件全国重点实验室、激光光谱研究所贾锁堂教授、梅锋教授团队，与中国科学技术大学潘建伟院士团队携手完成。山西大学张佳辉为论文共同第一作者，梅锋教授作为山西方核心带头人，与中科大朱晓波教授、潘建伟教授共同担任通讯作者，充分体现了山西科研团队在核心技术研发与理论创新中的关键作用。

拓扑物态作为凝聚态物理的重要前沿，曾因颠覆传统物态分类框架荣获2016年诺贝尔物理学奖。而高阶拓扑物态进一步突破了经典体-边对应原理，其蕴含的零维拓扑角模具有独特的非阿贝尔统计特性，被视为拓扑量子计算的理想物理平台。近年来，物态研究从平衡态向非平衡态的跨越成为新趋势，非平衡拓扑物态能呈现出拓扑泵浦、动力学拓扑相变等平衡态下不存在的新颖特性，为量子态的高精度操控提供了全新可能，但如何在量子体系中实现并探测这类特殊物态，一直是国际学界亟待破解的难题。

联合团队以可编程“祖冲之2号”超导量子处理器为核心平台，攻克了三大关键技术瓶颈：设计出适配高阶拓扑物态的超导比特阵列模型与量子编程线路，构建了手征性量子动力学理论体系，建立了系统化的量子处理器优化方案。通过对量子比特频率与耦合强度的精密标定和动态调控，团队在6×6量子比特阵列上成功执行了50个弗洛凯周期的量子演化操作，不仅首次实现了四种平衡与非平衡高阶拓扑物态，更精准观测到拓扑保护的量子比特角模，系统揭示了非平衡拓扑准能谱、动力学行为等核心特性，实验结果与理论预言高度吻合。

“这一突破不仅解决了非平衡高阶拓扑物态‘制备难、探测难’的国际难题，更标志着我国在可编程量子模拟领域的能力达到新高度。”研究团队介绍，该成果为非平衡强关联拓扑物态的深入研究奠定了基础，也为量子模拟实现“量子优势”提供了关键支撑，未来有望在拓扑量子计算、量子精密测量等领域展现重要应用价值。

山西大学光量子技术与器件全国重点实验室作为此次研究的重要参与单位，长期深耕量子信息科学领域，此次成果的发表是该实验室依托极端光学省部共建协同创新中心，整合山西省基础研究计划等资源支持，开展跨地域、跨学科协同创新的生动实践。近年来，山西持续加大基础研究投入，聚焦光量子、新材料等战略性新兴产业，搭建高水平创新平台，吸引集聚顶尖科研力量，此次晋皖联合攻关登顶《Science》，正是山西科技创新生态持续优化、科研实力稳步提升的有力印证。

该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、山西省基础研究计划等项目的联合支持，相关技术方案与研究数据已通过论文向国际学界公开，为全球拓扑物态与量子计算领域的研究提供了重要参考。