这一年，我们奋勇攀登科技高峰(2)

量子模拟实验有了重大突破。5月6日，中国科学院在京召开新闻发布会宣布，利用“自底而上”的量子模拟方法，中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟团队在国际上首次实现光子的分数量子反常霍尔态，为高效开展更多、更新奇的量子物态研究提供了新路径。相关论文发表于《科学》。

霍尔效应是指当电流通过置于磁场中的材料时，电子受到洛伦兹力的作用，在材料内部产生垂直于电流和磁场方向的电压。这个效应由美国科学家霍尔在1879年发现，并被广泛应用于电磁感测领域。反常霍尔效应是指在没有外部磁场的情况下观测到相关效应。

分数量子反常霍尔效应备受学术界关注，处于分数量子反常霍尔态的物质具有重要的观测研究价值。传统研究采用的是“自顶而下”的方法，研究者从已经存在的材料出发，利用其固有结构和性质来实现量子霍尔态。而“自底而上”的方法则是人工构建量子系统，从最基本的组件开始逐步搭建出所需的复杂结构。潘建伟团队利用“自底而上”的方式，基于自主研发的超导高非简谐性光学谐振器阵列，实现了光子间的非线性相互作用，并进一步在此系统中构建出作用于光子的等效磁场以构造人工规范场，从而实现了光子的分数量子反常霍尔态，为开展量子领域相关研究提供了优质的研究平台，有望助力推进“第二次量子革命”。

诺贝尔物理学奖得主弗兰克·维尔切克对这项研究给予高度评价。他说：“这种‘自底而上’的途径是一个‘非常有前途的想法’，这是一个令人印象深刻的实验，为基于任意子的量子信息处理迈出了重要一步。”

六角冰有了原子级分辨图

刷新对冰结构及预融化机制认知

冰表面长啥样？原子级分辨图像揭晓答案。利用自主研发的国产qPlus型扫描探针显微镜，北京大学教授江颖、徐莉梅及中国科学院院士王恩哥联合研究团队首次获得了六角冰（自然界最常见的冰）表面的原子级分辨图像。相关论文5月22日发表于《自然》。

冰是由水分子按照不同方式堆叠而成的晶体，其中最常见的是形成六角冰（Ih）的六角堆叠方式。在这种堆叠方式中，两个水分子相互连接形成六边形，进而拼接成一个平面，不同平面间的分子通过氢键连接。过去，科学家认为在常规条件下，冰表面只存在这一种堆叠方式。

此次，qPlus型扫描探针显微镜展现的景象却出乎预料。“我们看到在六角冰表面不仅有六角堆叠方式，还有立方堆叠方式。这两种结构互相连接，形成了稳定的冰表面。”江颖说，这是人类首次在冰表面观察到这种堆叠方式。

同时，研究团队还发现，在-153℃左右，这两种堆垛才会形成规则的三角晶格，处于真正的晶体状态。随着温度升高，三角晶格会越来越不规则，最后变成无序状态。在0℃以下，甚至-100℃时，冰已经开始融化。王恩哥认为，这项研究刷新了长期以来人们对冰表面结构和预融化机制的传统认知，为冰科学研究打开了新的原子尺度视角。

《自然》杂志审稿人评价，该发现将对大气科学、材料科学等多个领域产生深远影响。

嫦娥六号带回世界首份月背样品

提供月球早期演化研究一手资料

6月25日，携带着“月背土特产”的嫦娥六号返回器载誉归来，在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆，标志着人类航天器首次月背采样返回任务圆满完成。

6月28日，国家航天局在京举行探月工程嫦娥六号任务月球样品交接仪式。经初步测算，嫦娥六号任务采集月球背面样品1935.3克。这些珍贵的月背样品，不仅填补了月球背面研究的历史空白，更为研究月球早期演化提供了一手资料，也为理解月球背面与正面地质差异开辟了新视角。