中国科学院物理研究所的科研团队在超导量子芯片制备、超导量子计算和量子模拟领域取得系列进展。他们自主设计制备“庄子”号一维43比特量子芯片，利用该芯片开展相关实验，观测到准周期相互作用无序诱导的拓扑泵浦等现象，研究成果发表在《自然 – 通讯》上。
在当今科技飞速发展的时代，超导量子领域的研究一直是科学界关注的焦点。3月17日传来一则振奋人心的消息，中国科学院物理研究所以及北京凝聚态物理国家研究中心的科研团队，在超导量子芯片制备、超导量子计算和量子模拟领域迈出了重要的步伐。
该团队由研究员范桁、副研究员许凯、研究员郑东宁、副主任工程师相忠诚等组成。他们凭借着精湛的技术和不懈的努力，自主设计并成功制备了“庄子”号一维43比特量子芯片。这一芯片可不简单，科研人员利用它实现并展示了霍夫施塔特蝴蝶能谱。不仅如此，他们还在“庄子”号上构建了固态量子系统中的Thouless泵浦。在此过程中，科研人员深入探讨了Thouless泵浦中拓扑与无序的竞争和相互影响，最终有了重大发现——实验观测到准周期相互作用无序诱导的拓扑泵浦。
为了让大家更好地理解Thouless泵浦，我们先来了解一下泵浦的概念。泵浦实际上是一种通过周期性改变状态来输运物质的机械设备。1983年，英国物理学家David J. Thouless提出了量子泵浦的概念，随后这一现象就被称为Thouless泵浦。
近年来，Thouless泵浦引起了实验和理论物理学家的广泛关注。这是因为它与整数量子霍尔效应具有相同的拓扑性质。而且，即使在引入无序的情况下，Thouless泵浦依然会受到拓扑保护，展现出一定的鲁棒性。近期，拓扑安德森绝缘体的概念被提出，这个物相呈现出反直觉的物理现象，即无序竟然可以将拓扑平庸系统诱导为拓扑非平庸系统。
该研究团队运用弗洛凯周期调控技术构建了Rice – Mele模型，通过绝热调制模型参数，观测到不同参数调控轨迹下的Thouless泵浦过程。研究结果验证了单位调控周期粒子的输运位移取决于参数调控轨迹的拓扑数。进一步地，研究团队通过引入格点势能无序，观测到了输运鲁棒性。此外，他们还通过调制拓扑平庸双圈参数调控轨迹，观测到格点势能无序诱导的量子泵浦过程。同时，实验也证实了Thouless泵浦在引入相互作用无序情况下的鲁棒性。特别值得一提的是，通过调控拓扑平庸的不包含原点的单圈参数调控轨迹，实验首次观测到准周期相互作用无序诱导的拓扑泵浦，这一成果可以看作是拓扑安德森绝缘体的动力学版本。
目前，相关研究成果已于1月2日发表在国际知名期刊《自然 – 通讯》上。
本文介绍了中国科学院物理研究所科研团队在超导量子领域的系列进展。他们利用自主制备的“庄子”号一维43比特量子芯片开展实验，研究Thouless泵浦现象，观测到准周期相互作用无序诱导的拓扑泵浦等重要成果，且研究成果发表在顶级期刊，这对于超导量子计算和量子模拟领域的发展具有重要意义。
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