中国科学院自研“庄子”号一维 43 比特量子芯片，观测到量子泵浦中拓扑与无序的相互影响

据悉，中国科学院物理研究所和北京凝聚态物理国家研究中心的研究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了重要进展。该团队的研究人员包括范桁、许凯、郑东宁和相忠诚等。

团队设计并制备了一维43比特量子芯片“庄子”号，并成功展示了霍夫施塔特蝴蝶能谱。科研人员在“庄子”号上构建了固态量子系统中的Thouless泵浦，研究了拓扑与无序之间的竞争和相互影响，实验观测到了准周期相互作用无序诱导的拓扑泵浦。

Thouless泵浦是一种周期性改变状态来输运物质的机械设备，由英国物理学家David J. Thouless于1983年提出。近年来，Thouless泵浦因其与整数量子霍尔效应相同的拓扑性质而引起了物理学界的关注。

研究表明，即使在引入无序的情况下，Thouless泵浦仍具有一定的鲁棒性，这使得它受到了更多关注。最近，科学家提出了拓扑安德森绝缘体，这一物相显示了无序可以将拓扑平凡系统诱导为拓扑非平凡系统的反直觉物理现象。

研究团队利用弗洛凯周期调控技术构建了Rice-Mele模型，并通过绝热调制模型参数观测到了在不同参数调控轨迹下的Thouless泵浦过程。研究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。此外，通过引入格点势能无序，研究观测到了输运的鲁棒性。研究还观测到了在引入相互作用无序情况下的Thouless泵浦的鲁棒性。

以上研究成果已于1月2日发表在《自然-通讯》上。欲了解更多详细内容，请访问:
https://doi.org/10.1038/s41467-024-55343-2

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