交大科学家研究分数量子反常霍尔效应获突破

本报讯（记者 王蔚 易蓉）上海交通大学日前在李政道研究所召开新闻发布会，李听昕、刘晓雪团队发现并验证零磁场条件下分数量子反常霍尔效应的存在的成果，已于《物理学评论X》发表。据悉，这一成果在该领域内实现突破性进展，团队通过原创新型器件制备方法，为后续系列研究铺平道路。该研究开启零磁场条件下研究分数电荷激发、任意子统计等新奇物性的大门，为拓扑量子计算等研究提供新可能与机遇。

美国科学家霍尔在1879年研究金属的导电机制时发现，给导体施加电流和一个垂直于电流方向的磁场，产生“霍尔电压”，该效应被称为霍尔效应。1980年初，德国物理学家发现在极低温和强磁场的极端条件下，样品的霍尔电阻出现一系列量子化的平台，并且纵向电阻会相应呈现出零电阻态。这一现象被称为整数量子霍尔效应。后来又有理论物理学家意识到，将拓扑的概念引入物理研究才能完整理解整数量子霍尔效应，由此开启拓扑物理研究时代。通常，真空中的电子总是带整数的电荷数。上海交大物理与天文学院副教授李听昕说，在后来惊人发现的分数量子霍尔效应中，一个电子好像可分裂成三份，每份都带1/3电荷。可以说，分数量子霍尔效应是本质上不同于整数量子霍尔效应的强关联量子物态，是一种奇异的量子流体，成为拓扑量子计算的重要候选方案之一。

就在最近，上海交通大学李听昕、刘晓雪团队（实验）与美国田纳西大学张阳团队（理论）合作，设计制备了新型转角MoTe2莫尔超晶格器件，通过开展电学输运实验，直接观测到分数量子反常霍尔效应存在的确凿证据。