摘要：研究人员创建了一种新的量子状态，被称为高阶拓扑磁铁，可能解决量子技术的关键问题。...

当不同的量子状态结合在一起时，物质的新集体状态就会出现。在量子领域中，结合具有量子效应的原子等成分会产生物质的宏观量子状态，其中具有异国情调的量子激发，而其他任何地方都不存在。

在Aalto大学与物理学研究所之间的合作中，研究人员建造了一种人工量子材料，Atom由Atom，从氧化镁底物的磁钛构建。然后，他们仔细设计了原子如何在材料内部相互作用，目的是生育新的量子物质状态。阿尔托大学助理教授何塞·拉多（Jose Lado）创建了理论设计，以设计具有拓扑量子磁性的材料，以及由物理学研究所副教授Kai Yang领导的小组CAS CAS构建并使用扫描隧道显微镜的原子操纵来构建和测量人造材料。

结果，研究人员首次证明了新的量子状态，称为高阶拓扑量子磁体。拓扑磁铁可能代表了一种新的方法，以实现量子技术的破坏。

该研究今天发表在自然纳米技术

除了从基本科学的角度来看，拓扑量子多体问题（例如这种新量子磁铁）可能对未来的量子技术产生突破性的影响。

'创建多体拓扑量子磁铁使探索物理学的新方向是可能的。 Lado说：“拓扑量子磁体的激发与常规磁体中的激发具有巨大的特性，并且可以使我们能够创建新的物理现象，而这些现象超出了当前量子材料的能力。”

量子磁铁是实现磁态的量子叠加的材料，从而将微观现象从微观尺度带到了宏观尺度。这些材料具有异国情调的量子激发 - 包括分数激发，这些材料的行为好像被分为许多部分 - 在这种材料之外的任何地方都不存在。

为了操纵原子在研究人员组装的量子材料内部的表现，他们用细小的针戳了每个个体原子。该技术允许在原子水平上准确探测Qubits。实际上，针头尖锐的金属尖端使原子的局部磁矩激发了刺激，从而导致拓扑激发具有增强的连贯性。

'拓扑量子激发，例如我们现在构建的拓扑量子磁铁中实现的量子激发，可以具有重大保护，以防止逆转。最终，这些异国情调的激发提供的保护可以帮助我们克服一些当前可用的Qubits最紧迫的挑战。” Lado说。

在他们的实验中，研究人员观察到拓扑激发对扰动有抵抗力，这在Lado的理论设计中也得到了预测。结果还表明，拓扑激发的量子相干性高于其原始单个成分。这一发现可以指出一种将研究人员的人造量子材料转变为一种构成块，以保护受到反谐压的量子信息。