泵浦是周期性改變狀態(tài)來輸運物質(zhì)的機械設(shè)備。1983年，英國物理學家David J. Thouless提出量子泵浦概念。隨后，他提出的量子泵浦現(xiàn)象被稱為Thouless泵浦。近年來，由于Thouless泵浦與整數(shù)量子霍爾效應(yīng)具有相同的拓撲性質(zhì)，引起了實驗和理論物理學家的關(guān)注。即使在引入無序情況下，Thouless泵浦會受到拓撲保護，具有一定的魯棒性。近期，拓撲安德森絕緣體被提出。該物相給出反直覺的物理，即無序也可以將拓撲平庸系統(tǒng)誘導(dǎo)為拓撲非平庸系統(tǒng)。因此，無序是否同樣能夠誘導(dǎo)拓撲泵浦這一問題便出現(xiàn)了。
前期，中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心研究員范桁、副研究員許凱、研究員鄭東寧、副主任工程師相忠誠等，在超導(dǎo)量子芯片制備、超導(dǎo)量子計算和量子模擬領(lǐng)域取得系列進展。近期，該團隊自主設(shè)計并制備了“莊子”號一維43比特量子芯片，并利用此芯片實現(xiàn)展示了霍夫施塔特蝴蝶能譜。科研人員在“莊子”號上構(gòu)建了固態(tài)量子系統(tǒng)中的Thouless泵浦，探討了Thouless泵浦中拓撲與無序的競爭和相互影響。?
該研究運用弗洛凱周期調(diào)控技術(shù)構(gòu)建了Rice-Mele模型，通過絕熱調(diào)制模型參數(shù)觀測到不同參數(shù)調(diào)控軌跡下的Thouless泵浦過程。研究驗證了單位調(diào)控周期粒子的輸運位移取決于參數(shù)調(diào)控軌跡的拓撲數(shù)。進一步，研究通過引入格點勢能無序觀測到輸運魯棒性。研究還通過調(diào)制拓撲平庸雙圈參數(shù)調(diào)控軌跡，觀測到格點勢能無序誘導(dǎo)的量子泵浦過程。同時，實驗觀測到Thouless泵浦在引入相互作用無序情況下的魯棒性。特別是，通過調(diào)控拓撲平庸的不包含原點的單圈參數(shù)調(diào)控軌跡，實驗觀測到準周期相互作用無序誘導(dǎo)的拓撲泵浦。這一成果可看作是拓撲安德森絕緣體的動力學版本，亦是實驗上的首次觀測。
相關(guān)研究成果以Interplay between disorder and topology in Thouless pumping on a superconducting quantum processor為題，發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術(shù)部、中國科學院等的支持。
a、“莊子”號一維43比特量子處理器；b、弗洛凱周期調(diào)控技術(shù)構(gòu)建Rice-Mele模型示意圖；c、不同參數(shù)調(diào)控軌跡對應(yīng)的不同Thouless泵浦過程；d、格點勢能無序下Thouless泵浦的魯棒性；e、格點勢能無序誘導(dǎo)的量子泵浦；f、相互作用無序下Thouless泵浦的魯棒性；g、準周期相互作用無序誘導(dǎo)的量子泵浦
本文鏈接：科研人員通過“莊子”號觀測到量子泵浦中拓撲與無序的相互影響http://www.lensthegame.com/show-12-836-0.html
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