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超冷原子量子模拟助力新材料研发

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彭鹏, 智文静, 孟增明. 2026: 超冷原子量子模拟助力新材料研发, 物理, 55(2): 125-134. doi: 10.7693/wl20260206
引用本文: 彭鹏, 智文静, 孟增明. 2026: 超冷原子量子模拟助力新材料研发, 物理, 55(2): 125-134. doi: 10.7693/wl20260206
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PENG Peng, ZHI Wen-Jing, MENG Zeng-Ming. 2026: Ultracold atom-based quantum simulations facilitate the discovery and design of advanced materials, Physics, 55(2): 125-134. doi: 10.7693/wl20260206
Citation: PENG Peng, ZHI Wen-Jing, MENG Zeng-Ming. 2026: Ultracold atom-based quantum simulations facilitate the discovery and design of advanced materials, Physics, 55(2): 125-134. doi: 10.7693/wl20260206
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超冷原子量子模拟助力新材料研发

  • 1 山西大学科学技术史研究所 太原 030006;

  • 2 山西大学光电研究所 光量子技术与器件全国重点实验室 太原 030006

    • 通讯作者: 孟增明，email:zmmeng01@sxu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(批准号：12322409；11904217)、中国科协创新战略研究院科研项目、山西省哲学社会科学规划资助项目

Ultracold atom-based quantum simulations facilitate the discovery and design of advanced materials

  • 1 Institute for History of Science and Technology, Shanxi University, Taiyuan 030006, China;

  • 2 National Key Laboratory of Quantum Optical Technologies and Devices, Institute of Opto-Electronics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China

    • Corresponding author: MENG Zeng-Ming, zmmeng01@sxu.edu.cn

  • 摘要: 量子模拟作为一种“自下而上”的新兴研究范式，突破了当前材料学研究面临的复杂程度高、调控难度大等困境，有效助力了新材料的创新性研究。文章介绍了量子模拟利用超冷原子等系统，结合光晶格、人造规范场、拉曼耦合等多种技术手段，对高温超导、拓扑绝缘和拓扑超导等重要物态进行模拟，有效助力了超导材料、拓扑材料、二维材料等一系列功能化材料的研发。
    Abstract: Quantum simulation, as a novel“bottom-up”research paradigm, addresses the challenges of high complexity and difficult controllability in current materials science, thereby facilitating innovative research on new materials. By utilizing systems such as ultracold atoms, quantum simulation—integrated with techniques like optical lattices, synthetic gauge fields, and Raman coupling—enables the emulation of important quantum states including hightemperature superconductivity, topological insulators, and topological superconductors. This approach provides effective support for the development of a wide range of functional materials, such as superconducting, topological, and two-dimensional materials.
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-08-13

超冷原子量子模拟助力新材料研发

    通讯作者: 孟增明，email:zmmeng01@sxu.edu.cn
  • 1 山西大学科学技术史研究所 太原 030006;
  • 2 山西大学光电研究所 光量子技术与器件全国重点实验室 太原 030006
  • 收稿日期:  2025-08-13
基金项目: 

摘要: 量子模拟作为一种“自下而上”的新兴研究范式，突破了当前材料学研究面临的复杂程度高、调控难度大等困境，有效助力了新材料的创新性研究。文章介绍了量子模拟利用超冷原子等系统，结合光晶格、人造规范场、拉曼耦合等多种技术手段，对高温超导、拓扑绝缘和拓扑超导等重要物态进行模拟，有效助力了超导材料、拓扑材料、二维材料等一系列功能化材料的研发。

English Abstract

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