为盘点2016年凝聚态物理学领域的进展，以电子负折射现象的发现、氦III的新相中观察到半量子涡旋、实现功能氧化物界面处的自旋电荷转化、发现马约拉纳费米子存在的关键证据、在声学拓扑绝缘体实现声子的量子自旋霍尔效应等成果比例，本文简述了低维量子体系、关联体系、拓扑体系、带隙调控及量子计算等方向的进展。
2016年诺贝尔物理学奖授予David J. Thouless，F. Duncan M. Haldane和John M.Kosterlitz三位科学家，以表彰他们发现了物质拓扑相以及在拓扑相变方面作出的理论贡献，这极大地鼓舞了凝聚态物理学家的研究热情。拓扑概念的引入不仅引发人们重新审视过去的物理现象和概念，也激励科学家在探索新现象、发掘新物质和证实多种物理规律或机制的道路上奋勇前进。
凝聚态物理学的主要研究对象是由粒子（如原子、离子、分子等）构成并在某种程度上呈现汇聚形式的物质。构成凝聚体的粒子种类可以多样，每个粒子的内禀属性和空间运动具有多个自由度，而凝聚的形式又可以在外场（外界环境）的作用下呈现多种变化，展现出丰富、复杂又迷人的物理现象，因而凝聚态物理学的研究成为当代物理学领域最庞大的分支之一。
有别于其他物理学分支的是，凝聚态物理涉及到的空间尺度没有天体物理那么大，而能量尺度也不会如高能物理那么高；通俗地来讲，大多数呈现凝聚态的物质都是生活中常见或常用的，并与当代生物技术、信息技术的革新息息相关。
2016年对凝聚态物理学领域来说是一个充满喜悦的丰收年。本文列举5个具有代表性的科研工作，概要地介绍和展示凝聚态物理学领域在2016年中获得的重要发现和成果。
重点选取了低维量子体系、关联体系、拓扑体系、带隙调控及量子计算这5个领域。低维量子体系方面介绍了石墨烯PN结处的电子负折射现象。关联体系方面介绍了功能氧化物界面处的电荷自旋的相互转化。拓扑体系方面介绍了以半量子涡旋为代表的拓扑缺陷和以声子晶体的演化为代表的拓扑相变。带隙调控方面介绍了声子晶体中的能带反转。量子计算方面介绍了马约拉纳费米子的发现和证实。
电子负折射现象的发现：俄国物理学家Victor Veselago在1968年理论上预言了光线的负折射，21世纪初多国科学家在实验上终于证实了光学中的负折射现象，并在接下来的几年中从二维阵列扩展到三维材料，从微波频段扩展到可见光范围。随后，光学负折射现象被广泛应用在如可以弯曲光线的隐形斗篷和突破衍射极限的超透镜的制备中。对于固体中的载流子（电子和空穴），可以用费米波矢来描述它的运动行为。
当电子在N型半导体中，费米波矢与其运动方向一致；而在P型半导体中，载流子换为空穴，费米波矢也随之反向。
2016年，哥伦比亚大学的Cory Dean等利用石墨烯自身的边缘作为原子级平整的边界，克服了界面散射的问题，成功地观察到电子的负折射现象。该成果发表在2016年9月30日《Science》杂志上，并被欧洲物理学会新闻网站Physics World评选为“2016年度国际物理学领域的十项重大突破”之一。
在氦III的新相中观察到半量子涡旋：超流体具有超流动性，指的是组成超流体的粒子集体表现出液态行为，同时内部不具有任何粘滞阻力。构成超流体的粒子一般为可以形成玻色爱因斯坦凝聚的玻色子。20世纪30年代末，苏联科学家Pyotr Leonidovich Kapitsa首先观察到液态氦Ⅳ的超流体特性，并因此获得1978年度诺贝尔物理学奖。
2016年12月，芬兰阿尔托大学和俄罗斯卡皮查研究院的物理学家成功地在氦III的新相中观察到了半量子涡旋。该成果发表在2016年12月14日《Physical Review Letters》杂志上，并被选为当期亮点文章由美国物理学会新闻网站Physics全文报道。
实现功能氧化物界面处的自旋电荷转化：自旋电子学的概念是20世纪80年代诞生的，人们认为信息可以通过自旋这一新的自由度来存储、传递和处理，引起了极大的研究热潮。Edouard Lesne等利用LaAlO3/SrTiO3异质结界面处的低维效应，获得了前所未有的自旋向电荷的高转化效率。该成果发表在2016年8月29日《Nature Materials》杂志上。
马约拉纳费米子存在的关键证据：2016年，上海交通大学贾金锋研究组等合作，率先观测到了在拓扑超导体涡旋中存在马约拉纳费米子的的重要证据。该成果发表在2016年6月21日《Physical Review Letters》杂志上，并被科学普及网站The Science Explorer报道。
在声学拓扑绝缘体实现声子的量子自旋霍尔效应：2016年，南京大学的研究首次在声子晶体上实现了声学拓扑绝缘体。该成果发表在2016年8月29日《Nature Physics》杂志上。
结论：凝聚态物理学在2016年取得了丰富的研究成果，为人类知识宝库留下丰厚的财富。值得指出的是，凝聚态物理学领域仍然存在许多亟待理解和解决的物理问题，期待新的一年中凝聚态物理学家创造出更加丰硕的成果，为世界增添色彩。