利用相互作用光子实现分数量子霍尔态

分数量子霍尔（FQH）态以其鲁棒的拓扑序和非阿贝尔任意子的涌现而闻名，因其在容错量子计算中的诱人应用而引起了广泛关注。在工程化量子平台上采用自下而上的方法，将提供在无外部磁场条件下操作FQH态的机会，并增强对这些奇异态的局域和相干操控。在此，我们利用一个基于光子阻塞和工程化规范场的可编程片上平台，在一个新型二维电路量子电动力学（QED）系统上演示了光子FQH态的晶格版本。我们首先在人工规范场中观察到了有效光子洛伦兹力和蝴蝶谱，这是实现FQH态的先决条件。在从局域光子绝热组装出1/2填充因子的Laughlin FQH波函数后，我们观察到了FQH光子间强烈的密度关联和手性拓扑流。随后，我们验证了FQH态响应外部场的独特特征，包括产生准粒子的不可压缩性以及分数量子霍尔电导的确凿证据。我们的工作代表了在自下而上创建和操控由光子组成的新型强关联拓扑量子物质方面的重要进展，并为容错量子信息器件开辟了可能性。