高阶拓扑泵浦的超导量子模拟 | 进展

主要观点总结

本文介绍了基于超导量子模拟平台实现的高阶拓扑泵浦实验，展示了拓扑物态的动力学性质。实验通过模拟4×4阵列的高阶拓扑泵浦行为，实现了拓扑泵浦与高阶拓扑相的相互作用。研究中涉及了拓扑泵浦的初始量子态制备、绝热演化方案、对角和非对角输运的动力学过程，以及受拓扑保护的鲁棒性平台的验证。该研究为深入研究高阶拓扑相的拓扑内禀属性提供了可靠的实验基础。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景及重要性

拓扑物态是凝聚态物理中的热门话题，高阶拓扑系统的研究具有挑战性。该研究进一步推动了对高阶拓扑相的理解，为相关研究提供了可靠的实验基础。

关键观点2: 实验方法与过程

研究团队使用超导量子模拟平台，通过可调耦合架构的超导量子芯片模拟了高阶拓扑泵浦的行为。实验采用绝热演化方案制备初始量子态，并进行了拓扑泵浦实验。

关键观点3: 实验结果与发现

实验实现了基于对角输运和非对角输运的泵浦方案，观察到粒子在4×4比特阵列的四个角上局域的现象。实验结果显示，泵浦过程受拓扑保护，粒子输运数量与陈数有关。

关键观点4: 研究的贡献与影响

该研究验证了高阶拓扑泵浦的实验实现，展示了拓扑物态的动力学性质。研究为深入研究高阶拓扑相的拓扑内禀属性提供了坚实的实验基础，有助于推动拓扑量子计算的发展。

文章预览

拓扑物态是凝聚态物理中大家关注的问题， 其拓扑性会展现出体态和边界态的对应关系 ，高阶拓扑系统具有同样的性质，一般而言，对于m阶的高阶拓扑物态，其n维体态系统会形成n-m维的边界态。另一方面，拓扑物态可以由动力学的拓扑泵浦来刻画，这其中高阶拓扑泵浦的模拟实现是一个挑战性的课题。 近期，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心超导量子团队与北京量子院、华南理工等合作，基于超导量子模拟平台 首次在实验上实现了高阶拓扑相上的拓扑泵浦，演示了高阶拓扑相的动力学性质 ，这为进一步研究拓扑泵浦与各种高阶拓扑相的动力学提供了可靠平台。 团队在可调耦合架构的超导量子芯片上，利用16个量子比特形成的4×4阵列模拟了高阶拓扑泵浦的行为。 实验使用可调耦合超导量子芯片是一个包含62个比特与105个耦合 ………………………………