中國科學技術大學潘建偉(wei) 、陳帥等與(yu) 北京大學劉雄軍(jun) 等合作，在超冷原子模擬拓撲量子材料方麵取得了重要進展。研究團隊在國際上首次利用超冷原子體(ti) 係實現了三維自旋軌道耦合，並構造出有且僅(jin) 有一對外爾點的理想外爾半金屬能帶結構。該研究成果於(yu) 4月16日以研究長文的形式發表在國際學術期刊《科學》雜誌上。

外爾半金屬是一類重要的拓撲物態，其能帶中的外爾點結構具有許多奇異的性質：它是一種拓撲磁單極子，且總是成對出現，在其附近的低能激發的運動模式符合“外爾費米子”的方程，最早於(yu) 1929年由德國科學家赫爾曼·外爾提出。有且僅(jin) 有兩(liang) 個(ge) 外爾點的外爾半金屬—理想外爾半金屬，是外爾半金屬“家族”中最基礎的一員。在凝聚態材料中，盡管近幾年外爾半金屬材料取得諸多重要進展，這種僅(jin) 有兩(liang) 個(ge) 外爾點的外爾半金屬尚未實現。

超冷原子體(ti) 係具有環境幹淨，高度可控等重要特性，通過超冷原子研究拓撲量子物態目前是量子模擬領域中一個(ge) 活躍的方向，其中人工合成自旋軌道耦合是實現拓撲物相的一項重要技術。實現外爾半金屬等高維拓撲物態的模擬，三維自旋軌道耦合是其必要條件。這意味著需要構建更加複雜的三維非阿貝爾規範勢，一直是超冷原子量子模擬領域的重大挑戰。

由於(yu) 該工作開啟了超越傳(chuan) 統凝聚態物理的外爾型拓撲物理的量子模擬，《科學》雜誌在同期的視點欄目專(zhuan) 門配發了評論文章。《科學》雜誌的審稿人對這一工作給予了高度評價(jia) ，認為(wei) 這項工作“為(wei) 冷原子體(ti) 係研究外爾物理中的新奇現象打開了新的方向”“作為(wei) 三維自旋軌道耦合在冷原子體(ti) 係的首次實現，是領域中的重要進展，並為(wei) 冷原子研究提供了新的工具”“對理想外爾點的實現是非常有價(jia) 值的結果，為(wei) 固體(ti) 係統提供了起到互補作用的研究方向”。

據介紹，在該研究工作的基礎上，研究團隊將進一步開展外爾半金屬中更奇特的現象和物理過程的探索。本工作的技術方案也可以推廣到費米子體(ti) 係，開展強關(guan) 聯拓撲物理的研究。該成果有望極大推動量子模擬領域的發展。