1、南昌大學高分子及能源化學團隊Science

近日，南昌大學化學化工學院/高分子及能源化學研究院陳義旺教授、胡笑添教授團隊在新型薄膜太陽能電池領域取得重要突破，研究成果以題為《 Laser annealing enables rapid, degradation-free ambient processing of perovskite solar modules 》的論文發(fā)表在國際頂級期刊《 Science 》上。該研究創(chuàng)新性地提出并實現(xiàn)了一種可在空氣環(huán)境下進行的“激光退火（

Laser Annealing

鈣鈦礦太陽能電池因其高光電轉(zhuǎn)換效率和可溶液加工特性，被視為最具潛力的新一代光伏技術。然而傳統(tǒng)熱退火工藝需在惰性氣氛中長時間處理，難以滿足高通量生產(chǎn)需求。研究團隊通過原位同步輻射表征，首次揭示了鈣鈦礦薄膜在空氣中熱處理的“四階段降解機理”，并發(fā)現(xiàn)了一個約 123±18秒的“環(huán)境無降解窗口”。基于這一發(fā)現(xiàn)，團隊開發(fā)出高功率藍光激光退火工藝，可在20秒內(nèi)實現(xiàn)大面積薄膜的快速結晶，避免水氧侵蝕帶來的結構降解。該成果為鈣鈦礦光伏器件提供了高通量、低能耗、環(huán)境友好的制備新路徑，突破了傳統(tǒng)惰性環(huán)境依賴，為我國在高效光伏材料制備領域?qū)崿F(xiàn)從實驗室研究到產(chǎn)業(yè)化應用提供了重要技術支撐。

本研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金及江西省自然科學基金等項目的資助。成果的取得是南昌大學在基礎研究支撐江西省“1269”行動計劃、加快培育壯大新能源產(chǎn)業(yè)的重要體現(xiàn)，將為江西打造全國新型光伏產(chǎn)業(yè)高地提供堅實的科技支撐。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adx9650

2、中國科大利用超導量子處理器首次在量子體系中實現(xiàn)并探測高階非平衡拓撲相

中國科學技術大學潘建偉、朱曉波、彭承志、龔明等，與山西大學梅鋒等合作，基于可編程超導量子處理器“祖沖之2號”，首次在量子體系中實現(xiàn)并探測了高階非平衡拓撲相（Higher-Order Nonequilibrium Topological Phases, HOTPs）。這一成果標志著量子模擬在探索復雜拓撲物態(tài)方向上取得重要突破，為利用超導量子處理器在量子模擬問題上實現(xiàn)量子優(yōu)勢奠定了基礎。相關論文以“Programmable Higher-Order Nonequilibrium Topological Phases on a Superconducting Quantum Processor”為題于11月28日發(fā)表于國際學術期刊《科學》上 [Science (2025)]。

拓撲相是近年來凝聚態(tài)物理與量子模擬領域的重要研究方向。與傳統(tǒng)拓撲相不同，高階拓撲相在更低維度的邊界上出現(xiàn)了局域態(tài)，挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的體-邊對應關系。盡管在經(jīng)典超材料（metamaterials）中已實現(xiàn)高階拓撲相的實驗 [Nature 555, 342 (2018); Nature 555, 346 (2018)]，但在量子體系中實現(xiàn)高階拓撲相一直是國際前沿的科學挑戰(zhàn)。實現(xiàn)高階拓撲相不僅有助于揭示拓撲物態(tài)的量子本質(zhì)，還為基于非阿貝爾統(tǒng)計（non-Abelian braiding statistics）的拓撲量子計算提供了潛在實現(xiàn)途徑 [RMP 80, 1083 (2008); PRL 25, 036801 (2020)]。

圖1 高階拓撲物態(tài)作為該領域近年來的重要進展，從根本上深化了拓撲體-邊對應原理，揭示出拓撲保護現(xiàn)象可存在于維度更低的嵌套邊界中，例如零維拓撲角模

進一步，拓撲物態(tài)的研究正從平衡體系向非平衡體系拓展 [Nature Reviews Physics 2, 229 (2020)]，成為凝聚態(tài)物理的重要前沿方向。非平衡拓撲相表現(xiàn)出平衡體系所不具備的特性，例如拓撲抽運、動力學拓撲相變及 π 能量拓撲邊界模等，揭示了拓撲與動力學之間復雜而深刻的內(nèi)在聯(lián)系，從而為在時間維度利用拓撲保護對量子態(tài)進行高精度、高魯棒性的超快操縱提供可能。然而，二維非平衡高階拓撲相的實驗實現(xiàn)長期面臨兩大挑戰(zhàn)：其一是如何在量子體系中精確設計高階非平衡拓撲哈密頓量；其二是缺乏直接探測非平衡拓撲性質(zhì)的有效方法。

圖2 實驗在6x6二維比特陣列上實現(xiàn)周期性驅(qū)動

圖3 實驗實現(xiàn)了對于非平衡二階拓撲物態(tài)準能譜信息的探測，與理論預言結果一致。

研究團隊基于“祖沖之2號”超導量子處理器的可編程能力，首次在實驗中實現(xiàn)了平衡與非平衡二階拓撲相的量子模擬與探測。在理論上，研究團隊提出了針對高階拓撲相的靜態(tài)與Floquet量子線路設計方案，解決了在二維超導量子比特陣列中構建高階平衡與非平衡拓撲哈密頓量的關鍵難題，并開發(fā)了通用的動力學拓撲測量框架。在實驗上，研究人員建立了系統(tǒng)化的處理器優(yōu)化方案，通過精密標定，實現(xiàn)了量子比特頻率與耦合強度的動態(tài)調(diào)控，在6×6量子比特陣列上，成功執(zhí)行了多達50個Floquet周期的演化操作，首次成功實現(xiàn)了四種不同類型的非平衡二階拓撲相，并系統(tǒng)探索了該拓撲相的能譜、動力學行為、拓撲不變量等特征。

該成果標志著二維可編程量子模擬能力的顯著提升。審稿人高度評價這一工作，認為這一工作“在以往一維實驗的基礎上取得了重要突破，擴展到二維體系是一次顯著的提升，展示了豐富的實驗能力；所發(fā)展的測量與分析非平衡拓撲物態(tài)的理論方法具有新穎性和趣味性?！?/p>

該研究得到國家科技重大專項、國家自然科學基金委員會、中國科學院及安徽省、上海市、山西省、山東省、合肥市、濟南市等的支持。

論文信息：DOI: 10.1126/science.adp6802

來源：南昌大學、中國科學技術大學