6月24日，全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会在京召开。中国科学院物理研究所方忠研究员等完成的“拓扑电子材料计算预测”获得国家自然科学奖一等奖。我们特邀请获奖团队对该成果进行解读。
拓扑电子态是一大类新的量子物态，它的发现与研究对物理学的发展产生了深远影响，是当前凝聚态物理研究的重要科学目标。在拓扑电子态研究中，一系列典型的拓扑电子材料都是先有计算预测，再有实验验证的，这不仅拓展了拓扑物态分类，开辟了新的研究方向，而且展示了“计算驱动实验”这一研究范式的重要作用。
2010年，团队通过计算提出了实现量子反常霍尔效应的材料体系和具体方案，国际上多个实验组根据该方案，精确地在计算预测的材料体系中观测到量子反常霍尔效应，证实了理论预言。2012-2015年，团队计算预测成功发现了首个狄拉克半金属和首个外尔半金属，从而首次在晶体材料中实现了“手性”电子态——外尔费米子。
“固体中发现外尔费米子”成果被国际期刊《物理评论》列为125年来发表的最重要的49项工作之一，是唯一来自于中国的成果。
该系列成果引领并推动了近年来拓扑电子态研究领域的跨越式发展，提出并实现了判别材料拓扑性质的普适计算方法。该方法避免了电子波函数规范选取的困难，且不受材料对称性的限制，成为计算判定材料拓扑类别的主要方法，被国际学术界广泛使用，使得我国在该研究领域站在了国际最前沿。