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通常而言,我们生活的宏观世界近似地由经典物理规律支配.但当深入到微观粒子时,经典力学将让位于量子力学——自由电子的行为不再简单地由牛顿力学三定律描述,取而代之的是薛定谔方程.而当电子束缚于周期性势场——晶体中时,错综复杂的多体相互作用使其具有与自由电子不同的电子结构,使得洛伦兹不变性破缺、“磁单极子”、非阿贝尔任意子等新奇的物理效应在凝聚态材料中成为可能.我们把具有宏观量子效应的材料统称为量子材料,如磁性材料、超流、超导体以及近年来被广泛关注的拓扑物质(包括拓扑绝缘体、拓扑半金属、拓扑超导体)等.