对称性与拓扑序：新型量子计算机的物理基础——众妙之门( 六 )_2019年9月5日

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图２．弦网液体（string-net liquid）

１．从对称性到“拓扑序”

在这些绝对零度的物相出现之前，物理学家曾认为，他们已经弄懂了所有的物相。在二十世纪五十年代，只要通过将相变过程描述成对称性的破缺（break of symmetry），就可以解释当水结成冰时发生了什么：液态水在原子尺度上具有旋转对称性，即在每个方向上看起来都一样，而冰中的水分子锁定在晶体的行和列中。

1982年，事情发生了变化，在超低温条件下，二维电子气的分数量子霍尔态被发现。这些奇特的物质状态具有携带分数电子电荷的演生粒子，它们沿着系统的边缘单向前行，永不回头，因而没有电阻。

不同的分数量子霍尔态具有相同的对称性，因而不能用朗道的对称性破缺理论来描述，它们代表了一种新的序。文小刚说：“当时没有办法用不同的对称性来区分这些物相。”