图 实验在6x6二维比特阵列上实现周期性驱动，实现了对于非平衡二阶拓扑物态准能谱信息的探测，与理论预言结果一致
在国家星空彩票官方苹果版项目（批准号：T2322024等）等资助下，中国科学技术大学潘建伟团队联合山西大学激光光谱研究所团队，基于可编程超导量子处理器“祖冲之2号”，首次在量子体系中实现并探测了高阶非平衡拓扑相。相关成果以“可编程高阶非平衡拓扑相在超导量子处理器上的实现（Programmable Higher-Order Nonequilibrium Topological Phases on a Superconducting Quantum Processor）”为题，于2025年11月28日发表在《科学》（Science），论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp6802。
近年来，高阶拓扑相因在低维边界上出现局域态而成为凝聚态物理与量子模拟的重要前沿，挑战了传统的体-边对应关系。尽管在经典超材料中已有相关实验，但在量子体系中实现高阶拓扑相仍是国际难题。与此同时，拓扑物态研究正由平衡体系拓展至非平衡体系，展现出拓扑抽运、动力学相变及π能量边界模等独特特性，揭示了拓扑与动力学之间深刻的联系，为量子态的高鲁棒性操纵提供可能。然而，二维非平衡高阶拓扑相的实验实现长期受限于哈密顿量设计和探测方法，这也成为该领域亟待突破的关键挑战。
本研究基于“祖冲之2号”超导量子处理器的可编程能力，首次在实验中实现了平衡与非平衡二阶拓扑相的量子模拟与探测。研究团队在理论上提出了针对高阶拓扑相的静态与Floquet量子线路设计方案，解决了在二维超导量子比特阵列中构建高阶拓扑哈密顿量的关键难题，并建立了通用的动力学拓扑测量框架。在实验上，通过处理器优化与精密标定，实现了量子比特频率和耦合强度的动态调控，在6×6量子比特阵列上成功执行多达50个Floquet周期的演化操作，首次实现了四种不同类型的非平衡二阶拓扑相，并系统研究了其能谱、动力学行为和拓扑不变量等特征。这一成果显著提升了二维可编程量子模拟的能力。