科技日報合肥12月20日電(記者 吳長鋒)記者20日從中國科學技術(shù)大學了解到，該校中科院微觀磁共振重點實驗室杜江峰、林毅恒等人與中科院量子信息重點實驗室羅希望等合作，通過發(fā)展高自旋離子阱體系的調(diào)控技術(shù)，實現(xiàn)了對三重簡并拓撲單極子的量子模擬，觀測到具有不同拓撲荷的單極子之間的相變，并展示了自旋張量在其中的重要作用。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在《物理評論快報》上。

　　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(shè)計帶來了新的思路，甚至對深入理解宇宙基本粒子的性質(zhì)具有重要意義�？茖W家發(fā)現(xiàn)，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樣品的細節(jié)，完全由系統(tǒng)狀態(tài)的整體拓撲性質(zhì)確定。例如，在一些半金屬材料中，能帶簡并點形成的類似單極子的拓撲結(jié)構(gòu)可以具有不同的拓撲荷，探索他們之間的拓撲相變是目前的前沿研究方向之一。同時，簡并點附近的準粒子激發(fā)表現(xiàn)出類似基本粒子的行為，探索其拓撲相變對于探索新型粒子也具有重要意義。

　　此項研究中，研究人員針對拓撲相變中的一類重要費米子——三重簡并費米子模型進行實驗?zāi)�擬。該模型對應(yīng)自旋為1的拓撲單極子，在近期的研究中受到廣泛關(guān)注。然而，在固體材料體系中，直接觀測這種三重簡并點的拓撲相變需要復(fù)雜的調(diào)控，目前難以實現(xiàn)。因此，高度可控的量子模擬器為研究拓撲現(xiàn)象提供了新的途徑。研究人員介紹，該研究通過使用在超高真空環(huán)境束縛的鈹離子，結(jié)合微波、射頻等的精準調(diào)控，構(gòu)建多能級的量子體系，可以有效觀測自旋為1的拓撲單極子的行為。通過調(diào)控實驗參數(shù)，研究人員清晰地觀測到量子態(tài)的拓撲相變，并且提取出高階自旋張量在其中的貢獻。

　　這項研究成果發(fā)展出的高度可調(diào)控的多能級束縛離子系統(tǒng)，為研究高自旋物理提供了良好的平臺，并為進一步研究新奇高階拓撲簡并態(tài)以及其他拓撲單極子現(xiàn)象鋪平了道路。