外尔物理量子模拟取得重要进展

中国科学技术大学潘建伟团队与北京大学团队合作，在超冷原子模拟拓扑量子材料方面取得重要进展。研究团队在国际上首次利用超冷原子体系实现了三维自旋轨道耦合，并构造出有且仅有一对外尔点的理想外尔半金属能带结构。研究成果于4月16日以研究长文的形式发表在国际学术期刊《科学》杂志上。

外尔半金属是一类重要的拓扑物态，其能带中的外尔点结构具有许多奇异的性质：它是一种拓扑磁单极子，且总是成对出现，在其附近的低能激发的运动模式符合“外尔费米子”的方程，最早于1929年由德国科学家赫尔曼·外尔提出。有且仅有两个外尔点的外尔半金属——理想外尔半金属，是外尔半金属“家族”中最基础的一员。在凝聚态材料中，尽管近几年外尔半金属材料取得诸多重要进展，这种仅有两个外尔点的外尔半金属尚未实现。

实现外尔半金属等高维拓扑物态的模拟，三维自旋轨道耦合是其必要条件。这意味着需要构建更加复杂的三维非阿贝尔规范势，一直是超冷原子量子模拟领域的重大挑战。由于该工作开启了超越传统凝聚态物理的外尔型拓扑物理的量子模拟，《科学》杂志在同期的视点栏目专门配发了评论文章，审稿人对这一工作给予了高度评价，认为这项工作“为冷原子体系研究外尔物理中的新奇现象打开了新的方向”。

据介绍，在该研究工作的基础上，研究团队将进一步开展外尔半金属中更奇特的现象和物理过程的探索。……