來源：首席記者俠客

2025 年 12 月 1 日，中國科學院集中發布的前沿科研成果中，可程式化超導量子處理器“祖沖之二號”再攀高峰 —— 中國科學技術大學潘建偉院士團隊與山西大學梅鋒教授合作，依托該處理器首次在量子體系中實現並探測高階非平衡拓撲相，相關研究已發表於國際頂級期刊《科學》（Science），標誌著我國量子模擬能力正式躋身國際領先行列。

拓撲相是凝聚態物理領域的前沿熱點，其中高階拓撲相因在更低維度邊界出現局域態的特性，打破了傳統物理認知。而非平衡拓撲相更具備平衡體系沒有的獨特屬性，為量子態的高精度操縱提供了全新可能。在此之前，全球該領域研究多侷限於經典體系，量子體系的實驗實現始終面臨兩大核心難題：一是如何精確設計高階非平衡拓撲哈密頓量，二是缺乏直接探測非平衡拓撲性質的有效方法。

“祖沖之二號”的可程式化優勢成為破解難題的關鍵。研究團隊創新性地提出靜態與 Floquet 量子線路設計方案，成功解決了在二維超導量子位元陣列中構建高階平衡與非平衡拓撲哈密頓量的技術瓶頸，並開發出通用的動力學拓撲測量框架。在實驗操作中，團隊通過系統化的處理器最佳化和精密標定，實現了量子位元頻率與耦合強度的動態調控，最終在 6×6 量子位元陣列上，精準完成了多達 50 個 Floquet 週期的演化操作。

此次實驗的重大突破在於，科研人員成功實現了 4 種不同類型的非平衡二階拓撲相，並系統解析了其能譜特徵、動力學行為及拓撲不變量等核心屬性。這一成果不僅首次揭示了拓撲與動力學之間的深層關聯，更可為基於非阿貝爾統計的拓撲量子計算提供潛在實現途徑，為超導量子處理器真正實現量子優勢奠定了堅實基礎。

中科院相關負責人表示，該成果是我國科研人員踐行科技自立自強使命的生動體現。作為超導量子計算領域的核心平台，“祖沖之二號”的持續突破，將推動我國在量子模擬、量子計算等前沿方向的研究不斷邁向新高點，為解決重大科學問題和發展顛覆性技術提供核心支撐。