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原创丨苯乙烯硅氢（学研汇 技术中心）

编辑丨风云

通过量子模拟实现可控费米子量子系统有助于探索凝聚态物理学中许多最有趣的效应。半导体量子点对于量子模拟特别有前途，因为它们可以实现强量子相关性。然而，最简单的强相关拓扑物质一维模型，多体Su-Schrieffer-Heeger (SSH)模型仍然难以捉摸——主要是由于存在精确实现电子之间的远程相互作用以重现所选哈密顿量的挑战。在本工作中，新南威尔士大学Simmons教授团队展示了对于具有强库仑限制的硅中精确放置的原子，可以设计至少六个全外延平面内栅极来调整十个量子点的线性阵列的能级。SSH模型在与量子比特同构的费米子系统中的演示展示了高度可控的量子系统及其对未来强相互作用电子模拟的有用性。

研究者观察到半导体量子点中相互作用 SSH 模型的拓扑状态的清晰特征。为了实现这一点，研究人员精密设计了两个具有亚纳米分辨率的器件，由十个基于供体的量子点组成的线性阵列以及交错的最近邻隧道耦合组成。研究者的外延器件的最小栅极设计允许量子点的所有能级的单独和全局对齐，使得偏置光谱可以探测阵列的拓扑相位。

通过观察零偏置电导中的两个重叠峰来确认四分之一填充时存在一维拓扑相（⟨v/w⟩=0.265），对应多体SSH模型的近四倍简并。对于⟨v/w⟩=2.08的情况，研究者观察到十个零偏置电导峰，对应整个阵列的离域状态，并在四分之一填充附近有一个能隙。

参考文献：

M. Kiczynski et al. Engineering topological states in atom-based semiconductor quantum dots. Nature. 2022.

DOI: 10.1038/s41586-022-04706-0

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04706-0