量子霍爾效應如何為電子架起“信息高速公路”？王亞愚教授帶你探索神奇的量子材料

2026年3月15日，墨子沙龍邀請清華大學王亞愚教授來到中國科學技術大學上海研究院，帶來一場名為《神奇的量子材料：從高溫超導到量子霍爾效應》的科普報告，為現場觀眾與線上參與者呈現了一場關于量子材料的科普盛宴。

王亞愚教授的講座圍繞量子科學與技術的發展脈絡展開。他從“什么是量子”這一基本問題入手，首先介紹了物理學中量子和量子力學的概念。隨后，他介紹了多位物理學家的研究歷程，逐步揭示了波粒二象性、量子隧穿、量子疊加、測不準原理和量子糾纏等現象，這些發現深刻改變了人類對自然世界的認識。王亞愚教授指出，量子力學是上世紀最偉大的科學發現之一，它改變了我們認識自然的基本觀念，奠定了未來科學與技術發展的基礎。

在技術應用方面，王教授指出，量子效應已被廣泛運用于信息處理、存儲、顯示、傳輸和精密探測等領域，正在逐步影響人們的日常生活。例如，由于金屬導體存在電阻，大量的電能會在電網傳輸過程中被損耗。而超導體由于其零電阻的特性，可以用來做無能量損耗的輸電。神奇的超導磁懸浮現象，可以讓超導體在磁鐵組成的軌道上運動，未來將大大提升軌道交通的運行速度。激光是典型的宏觀量子效應，是信息傳輸的主要媒介，光纖是信息傳輸的絕佳載體，它們的使用實現了信息的高速傳輸。

王亞愚還詳細介紹了科研團隊發現量子反常霍爾效應的研究歷程。經過四年持續努力，團隊通過反復實驗與反饋，在2013年最終找到了神奇的磁性拓撲絕緣體材料，并在接近絕對零度的極低溫觀測到量子反常霍爾效應，最終攻克了這一難題。這一發現榮獲了2018年國家自然科學一等獎。展望未來，王教授認為量子材料、量子通信、量子計算和量子精密測量等領域將繼續成為科技創新的重要方向，也是國家核心競爭力的組成部分。

在圓桌對談環節，王亞愚教授就超導現象在現實世界中的應用、中國在超導領域的研究進展等方面進行了深入交流。隨后的互動環節，觀眾紛紛就超導量子材料的發展前景、量子霍爾效應的原理、AI對于超導量子材料等研究的影響等問題踴躍提問，王亞愚教授逐一進行了解答。現場觀眾反響熱烈，紛紛表示收獲頗豐。

本次活動由中國科學技術大學上海研究院、上海市浦東新區南七量子科技交流中心主辦。