上海交大在分数量子反常霍尔效应研究方面取得重大突破 为拓扑量子计算提供新机遇

图说：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在世界物理学研究领域的著名期刊《物理学评论X》上发表 来源／采访对象供图（下同）

新民晚报讯 （记者 王蔚）凝聚态物理领域的量子霍尔效应的相关研究曾经三获诺奖，一次是二维电子系统中量子霍尔效应的发现，另一次是分数量子霍尔效应的发现。但是，这两次发现都是在强磁场情况下产生的现象，还有一次则是与量子霍尔效应相关的理论发现。上海交通大学昨天下午在李政道研究所召开新闻发布会，该校李听昕、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，已于日前发表在世界物理学研究领域的著名期刊《物理学评论X》上，并被重点推荐。

上海交大宣称，这一成果在该领域内实现了突破性的进展，而且团队通过原创的新型器件的制备方法，为后续的一系列研究铺平了道路。该研究开启了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了新的可能与机遇。

图说：李听昕介绍成果 来源／新民晚报记者 陶磊 摄（下同）

美国科学家霍尔在1879年研究金属的导电机制时发现，给一块导体施加电流和一个垂直于电流方向的磁场，产生了“霍尔电压”，该效应被称为霍尔效应。根据霍尔效应原理制成的霍尔传感器，在速度传感等方面至今应用广泛。1980年初，德国物理学家在研究二维电子系统的霍尔电阻时，发现极低温和强磁场的极端条件下，样品的霍尔电阻出现了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，必须要利用数学中的拓扑理论，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，由此开启了拓扑物理研究时代。整数量子霍尔效应，也成为人类发现的第一种拓扑量子物态。

图说：刘晓雪 李听昕

通常，真空中的电子总是带整数的电荷数，不可能出现带分数的电荷。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，一个电子就好像可以分裂成三份，每一份都带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，在分数量子反常霍尔效应研究方面取得了突破性进展。他们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。

中科院院士、南方科技大学校长薛其坤，中科院院士、北京大学教授谢心澄，中科院院士、中国科学技术大学教授封东来，中科院院士、李政道研究所所长、上海交大原校长张杰，上海交大副校长奚立峰，中科院院士、上海交大物理与天文学院副院长贾金锋等出席发布会。