所有这些各种各样新的思路和发展，吸引了很多人的兴趣，有很多人进入到这个领域来做。最近拓扑物态这么火有两个原因。一个原因就是我刚才提到过的，朗道对称性破缺理论这么多年以来都是占主导地位，大家觉得所有的相和相变都是由对称性来描写的，凝聚态物理已经算是“结束了”，已经有一个非常完美的理论把所有的物质态都概括了。但是，像自旋液体这样的新物质态的发现和拓扑序的提出，使得大家开始慢慢意识到，对称性破缺理论可能并不能描写所有的相，我们以前完全没有预料到的一个新世界展现在大家眼前，出现了一个老的理论完全不能描写的“新大陆”，这就引发了众人的兴趣。我们发展了许多新的理论、新的思路、新的看法，做新的实验，来探索这个新领域、新方向。这是非常令人激动的。另外一个原因是到2006年以后，有一类超出朗道对称性破缺理论的相—拓扑绝缘体被发现了。拓扑绝缘体也是一种对称保护拓扑相。实验很快制造出了这种材料，有很多实验是来实现拓扑绝缘体的。因为与实验有关系，所以有许多人感兴趣。

　　2016年诺贝尔物理学奖的三位获奖者

　　总体而言，拓扑物态代表了一个“新大陆”，它的理论和实验都是新的、超出对称性破缺理论的。因为这些原因，大家都对拓扑物态非常感兴趣。

　　您提出的拓扑序概念后来被Kitaev应用于量子计算，引入了拓扑量子计算的概念。拓扑量子计算在未来都有哪些应用？

　　文小刚：一开始，拓扑序这个概念的引入是为了推广发展一些新的物质态，所以它的应用初衷是在材料上，会有新类型的材料出现。比如说有些拓扑序材料的边界具有零电阻，这种材料在电子器件上会有很多应用。之说以说现在这方面材料在电子器件上的应用还有点早，是因为那些找到的拓扑序材料要在极低温下才能展现拓扑序的特性，室温下这些现象就都没有了。所以找到一种高温拓扑序材料是目前材料上一个很重要的方向。

　　当时提出拓扑序的时候是1989年，那时量子计算这个领域还没有起飞，还只是刚刚开始。90年代后，量子计算成为了一个很活跃的领域。但是量子计算里有一个问题，就是量子计算机受环境影响非常严重，环境稍微有些影响它就不工作了。这跟我刚才说的零电阻导电表面在高温下不工作是一回事。我当时提出拓扑序，是通过拓扑序的一个特征—不受环境干扰的基态简并度。所谓基态简并度可以看成是演生的量子比特。拓扑序演生的这种量子比特自动不受环境影响，总是保持一个非常理想的相干状态。当时我用这种不受环境影响量子比特来定义了拓扑序这个概念。

　　Kitaev在90年代发现我们可以利用这种不受环境影响的量子比特作为信息的载体，来实现拓扑量子计算。因为量子比特不受环境影响，其所带量子信息又不受环境影响一而损失，所以拓扑量子计算自然而然地就屏蔽掉了环境的影响。

　　比特与量子比特

　　当然，拓扑量子计算也有问题，它必须要有拓扑序才能实现。像拓扑绝缘体、霍尔丹相都没有拓扑序，所以这些相都不能实现拓扑量子计算。拓扑序需要低温，室温下的拓扑序现在还没有找到。这是一个问题。

　　拓扑计算是一个非常好的想法，是拓扑序的一个应用，这个理论上的想法非常吸引人。量子计算非常“红火”，很多人都在这方面进行着研究，但是做拓扑量子计算的前提就是要比较容易地实现拓扑序，这又是材料的问题。这是一个瓶颈。拓扑量子计算目前还是一个理论上的想法，要实现的话首先要找到不在苛刻条件下就有拓扑序的材料。

　　您曾说过您认为量子纠缠是物质和时空的本源，可以对此解释一下吗？我们真的生活在一个量子计算机里吗？

　　文小刚：是这样的。首先，“时空的本源”现在还只是一个说法，目前比较明确的是量子纠缠是所有基本粒子的本源。所有基本粒子都是量子信息的一些波动、缺陷和扰动。这是一个物质和信息大统一的图像。实际上，所有的物质都是信息。信息和物质是区分不开的。

　　这一图像，来源于下面的看法。我们的空间是一个量子信息的量子比特海，空间本身就是由量子比特所组成的，没有量子比特就没有空间的概念。这是第一个出发点。就像水在海洋里会形成水波和气泡，气泡是缺陷，水波是运动模式。量子比特海里也会有类似的气泡、漩涡、波动这种运动模式的出现。这种运动模式正好对应于我们的光子、电子、夸克这些基本粒子。以前大家觉得这是做不到的，因为夸克、电子、光子有很多特别根本性的性质，比如说电子和夸克是所谓的费米子，光子是所谓的玻色子，而且光子又由所谓的规范场来描写。这些都是特别特别基本和神秘的性质。但是量子比特太简单了，只有0和1。所以以前大家觉得量子比特海的波动怎么也激发不出不来费米子和规范场。但是这个观念在拓扑序的概念推出之后有所改变。因为拓扑序就是量子比特长程的纠缠，这种长程的纠缠，使得简单的量子比特能够产生费米子和规范场。最近我们的工作进一步发现，有一种量子比特的长程纠缠能产生现在的宇宙中所有观测到的基本粒子。这条思路基本快走通了。以前大家觉得这条路走不通是因为没有考虑有长程纠缠有拓扑序的量子比特。没有拓扑序没有长城纠缠的量子比特海只能出来一些很简单的玻色子，但是光子、电子和夸克都出不来。由于拓扑序的引进，我们发现有长程纠缠的量子比特海里，基本粒子都能出来。