由 IBM、曼彻斯特大学、牛津大学及苏黎世联邦理工学院等机构组成的国际科研团队，成功合成并确认了一种前所未有的分子。该分子的电子在其结构中呈螺旋状运动，形成独特的半莫比乌斯拓扑结构，这种特性在化学史上尚属首次被合成、观测甚至预测。这项研究成果已发表于《科学》杂志。 分子中的电子以非常规方式相互作用，导致其行为极具复杂性。传统的经典计算机因算力限制，难以模拟此类涉及大量纠缠电子的量子系统，以往最多只能精确建模约 18 个电子。而量子计算机凭借其原理与电子行为一致的特性，成为解决这一难题的关键。IBM 团队利用量子计算机成功模拟了 32 个电子的相互作用，不仅验证了分子的电子结构，还揭示了其形成机制——一种螺旋状的假姜 - 泰勒效应。这一突破标志着量子计算从理论走向实际应用，实现了费曼关于用计算机模拟量子物理的愿景。 在实验操作上，研究人员在接近绝对零度的超高真空环境下，利用扫描隧道显微镜技术，从牛津大学合成的前体物质开始，逐个原子精准构建出分子式为 C13Cl2 的新分子。扫描隧道显微镜与原子力显微镜的观测数据结合量子模拟，证实该分子电子结构每绕行一圈会发生 90 度扭曲，需绕行四圈才能回到初始状态。这种拓扑结构具有可逆性，能在顺时针扭曲、逆时针扭曲和无扭曲状态间切换。 此项研究具有双重里程碑意义：在化学领域，它证明了电子拓扑结构不再仅仅是自然存在的现象，而是可以被人类主动设计和工程化控制的变量；在量子计算领域，它展示了量子计算机在模拟分子尺度量子力学行为方面的独特优势，为未来探索材料属性打开了新的大门。IBM 在此过程中延续了其在纳米科学领域的长期积累，从发明扫描隧道显微镜到操纵单个原子，始终引领着微观世界的探索前沿。