尋找新型拓撲量子材料，是國際上凝聚態(tài)物理研究中的重大挑戰(zhàn)之一。晶體結構和電子結構的復雜性，使得在直接實驗中測量材料的拓撲性質(zhì)十分困難。因此，用計算的手段首先在理論上預言材料的拓撲性質(zhì)，為縮短發(fā)現(xiàn)新拓撲量子材料的時間，增加發(fā)現(xiàn)新拓撲材料的準確性提供了重要的方法。

在國家重點研發(fā)計劃“量子調(diào)控與量子信息”重點專項的支持下，中國科學院物理研究所方辰、翁紅明、方忠課題組，與南京大學物理學院萬賢綱課題組，各自獨立研發(fā)出一套自動計算材料拓撲性質(zhì)的方法。利用該方法，找到了數(shù)千種新的拓撲材料，十幾倍于前人在十年間找到的拓撲材料數(shù)目總和。新方法的特點是將復雜的能帶拓撲性質(zhì)的計算，化簡為能帶的高對稱點的不可約表示的計算。后者則可以通過一個全自動化的流程，在“第一性原理”的材料計算中得以實現(xiàn)。任何材料經(jīng)過上述流程，都會被貼上一個“拓撲標簽”，上面寫明了它是否具有、以及具有哪些拓撲性質(zhì)。大批拓撲量子材料在理論上的發(fā)現(xiàn)，改變了拓撲量子材料這一研究方向的研究范式，并給未來的實驗研究提供了很多線索和機會。物理所課題組和南大課題組獨立撰寫了相應論文，兩篇論文同時發(fā)表在《自然》雜志上。