惊鸿
(2025-07-10 23:31):
#paper 《Coherent bunching of anyons and dissociation in an interference experiment》25 June 2025 doi:10.1038/s41586-025-09143-3
该研究通过精密的纳米器件设计与极低温量子输运测量,首次观测到分数量子霍尔态中任意子的相干“成团”与可控“解离”现象。实验中,团队利用砷化镓/铝镓砷(GaAs/AlGaAs)异质结材料构建手性马赫-曾德尔干涉仪,在15 mK超低温与强磁场(>10 T)下,发现填充因子ν=2/3、3/5、4/7时出现异常通量周期ΔΦ=νΦ₀(Φ₀为磁通量子),而非理论预期的(e/e*)Φ₀周期。这一反常现象源于多个基本准粒子自发聚集成相干“束团”,如四重态(ν=4/7)或三重态(ν=3/5),形成集体干涉行为。更关键的是,通过调节沉积在器件中心的金属栅极电压(Vₜ₉),研究者成功诱导局域准粒子态,使“束团”解离为单个准粒子,恢复常规通量周期,首次实现任意子集体行为的主动调控。
此项工作揭示了拓扑量子物态中未被理论预见的多体关联效应,挑战了现有分数量子霍尔理论框架。其技术突破在于将纳米尺度静电操控与量子相干测量结合,为设计具有动态拓扑保护能力的量子计算材料提供了新范式。实验揭示的“成团-解离”相变机制,暗示任意子可能通过集体态增强对环境噪声的鲁棒性,这对开发容错量子比特具有重要启示——若能操控此类相变,或可构建自适应拓扑保护的量子信息存储单元。
Nature,
2025-6-26.
DOI: 10.1038/s41586-025-09143-3
Coherent bunching of anyons and dissociation in an interference experiment
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Abstract:
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