上海
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
2026 年 10 月 7 日，宁波东方理工大学余雪佳团队 联合中国科学技术大学、香港大学、南洋理工大学、新加坡国立大学、中国海洋大学、苏州大学及西北工业大学的研究人员，在国际顶尖学术期刊Nature上发表了两篇研究论文。
论文题目：Experimental observation of critical topology（临界拓扑的实验观测）
通讯作者：中国科学技术大学讲席教授蒋建华、香港大学讲座教授张霜、宁波东方理工大学助理教授余雪佳
第一作者：香港大学博士后研究员林志康、中国科学技术大学博士生王立威、苏州大学博士生孔泽霖。
理解物质的相及其相变，是物理科学中的核心课题，代表着一个持续发展的前沿领域，推动着基础性发现的进步。传统的相变通常表现为序参量的连续演化和普适的临界行为，而拓扑相变则由量子化拓扑不变量的突变所定义——这两种框架长期以来被视为截然不同甚至互不相容。
近期理论预测，在一维（1D）系统中可能出现具有非平凡拓扑结构的量子临界性，这暗示了两种相变模式可能实现统一。然而，关于此类临界拓扑现象——即相边界处的拓扑性质及其向高维的扩展——的实验观测仍属空白。
该论文报道了实验证据，表明在二维和一维系统中，无能隙的临界拓扑态可通过纠缠谱（ES）和纠缠波函数来表征，并结合利用人工设计的声子晶体对无能隙体连续介质中的拓扑边界模进行直接成像。尽管本实验基于经典平台实现，但其结果等效于量子极限下的表现，且实际上可方便地推广至量子系统。通过基于纠缠的分析，该研究表明，不同临界拓扑结构之间的相边界转变会导致相图中出现多临界点，揭示了由拓扑驱动的多临界性以及拓扑相的分层结构。
这项工作展示了拓扑与临界性之间的基本联系，为探索相变中的拓扑物理开辟了一条实验路径。
论文题目：Observation of critical topological phase transition（临界拓扑相变的观测）
通讯作者：南洋理工大学教授张柏乐、新加坡国立大学讲席教授龚江滨、中国海洋大学教授周龙文、宁波东方理工大学助理教授余雪佳
第一作者：新加坡南洋理工大学博士后研究员程哲宇、西北工业大学博士后研究员张秀海
相变传统上是在两种看似不相容的理论范式框架下被理解的。Landau–Ginzburg 相变是连续的，发生在临界点上，在这些点上微观细节变得无关紧要，而由无能隙涨落驱动、具有尺度不变关联的普适行为显现出来。相比之下，拓扑相变连接的是由量子化拓扑不变量表征的有能隙相，因此必然经过能隙消失的相边界，在这些边界上拓扑不变量变得不再定义。
在这项新研究中，研究团队利用声学超材料平台，实验演示了一种统一的场景——一种临界拓扑相变：在临界点上，拓扑性变得良好定义，克服了传统上的不相容性，并通过沿临界相边界驱动相变来重新组织临界行为。该相变在不同拓扑性质的临界边界孤立交点处产生了一个由拓扑强制形成的多临界点。沿着这些边界，研究团队观测到了拓扑边缘态，并通过纠缠熵的对数标度诊断出临界性。在多临界点处，纠缠熵表现出由相邻边界贡献之和所决定的可加对数标度行为，直接证明了拓扑所强制的多临界性。
这些发现确立了相变的层次化组织结构，在其中，拓扑超越了传统的 Landau–Ginzburg 范式和标准拓扑相变，塑造了临界性。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-026-11099-x
https://www.nature.com/articles/s41586-026-11067-5
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