拓扑量子资料由于其怪异的电子性质 ，吸引了物理钻研和基础利用领域的宽泛关注。然而 ，基于通例的尝试和推算步骤效能很低 ，寻找全新的拓扑量子资料面对着巨大挑战。j9国际集团资料基因钻研团队提出了一种基于深度天生模型的逆向设计步骤CTMT（CTMT：CDVAE、Topogivity、基于M3GNet的机械进建势和拓扑量子化学TQC） ，将专业知识和数据驱动相结合 ，成功发现了20种不变且新鲜的拓扑量子资料 ，其中蕴含4种拓扑绝缘体和16种拓扑半金属。这项钻研成就已颁发在《npj Quantum Materials》上 ，j9国际集团资料基因组工程钻研院曹桂新教授、任伟教授和张统一院士为论文共同通讯作者 ，j9国际集团硕士钻研生洪韬和硕士钻研生陈泰康为共同第一作者 ，j9国际集团为第一单元。该创新性步骤不仅加快了新型拓扑资料的发现 ，还为拓扑资料领域带来了全新的数据驱动资料设计思路。
钻研团队提出的CTMT步骤 ，基于深度天生模型构建 ，流程蕴含四个关键步骤：
1.CDVAE天生模型：首先 ，使用拓扑非平淡资料数据训练CDVAE模型 ，基于朗之万动力学采样天生了1万种候选资料。
2.合法性与新鲜性筛。豪肞ymatgen工具评估资料的合法性和新鲜性 ，筛选得到4715种潜在新鲜且有效的拓扑资料。
3.Topogivity化学规定筛。夯赥opogivity化学规定 ，进一步筛选出104种拓扑非平淡资料。
4.不变性与拓扑机能判断：先是粗算天生拓扑非平淡资料的形成能和声子谱 ，而后通过第一道理推算验证 ，并结合M3GNet筛选出32种热力学和声子谱不变的资料。最终 ，基于拓扑量子化学（TQC）判断拓扑类别 ，得到4种拓扑绝缘体和16种拓扑半金属。
图1：CTMT的架构和流程
钻研团队发现的拓扑半金属均为费米简并的强造半金属 ，费米能级处拥有高对称点简并性。而拓扑绝缘体则阐发出分歧的拓扑不变量。值得一提的是 ，16种拓扑半金属中蕴含3种空间群为P1的Kramers-Weyl半金属以及1种空间群为C2的半金属。传统基于对称性规定的步骤在处置低对称性资料时存在局限性 ，而CTMT并不依赖对称性规定 ，展示了其在发现低对称性新鲜拓扑资料方面的矫捷性和潜力。4种典型的新型拓扑量子资料如图所示。
图2：4种典型的新型拓扑量子资料
该论文获得了国度天然科学基金项主张支持。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41535-025-00731-0
