针对分数反常霍尔效应，康奈尔团队发现强有力的实验证据

分数量子霍尔效应于 1982 年在二维电子气中被首次观测，并随后在多个二位系统中得到广泛研究。不同于费米子或玻色子的统计性质，分数量子霍尔态的激发准粒子具备用于拓扑量子计算的前景。

曾有理论预言称，反常分数量子霍尔效应即在零磁场下的分数量子霍尔效应，能在一个拓扑能带中被实现。

而在前不久，美国康奈尔大学团队利用热力学测量和磁性测量，首次提供了分数反常霍尔效应的强有力实验证据。

能观测到零磁场的反常分数霍尔效应的实验证据，是二维物理乃至凝聚态物理的一个重大发现。在基础研究层面，该成果预计会在理论以及实验上引发过渡组金属硫族化物的莫尔超晶格的研究热潮，比如可以研究如何证明这种量子态的拓扑性质，以及如何以它为基础来实现非阿贝准粒子从而用于打造拓扑量子计算。

实际上在 2019 年，已有理论预言表示在转角钼化碲中，存在陈绝缘态并且有强关联效应。

小转角的样品很难做得均匀，这让输运测量一度受阻。2022 年，课题组成功研发一种运用光进行局域热力学的测量方法。这种方法使得他们能够测量局域均匀的样品，从而让其成功观测到反常量子霍尔效应。

由于该实验室人比较多，测量设备相对紧张。在完成相关论文以及回复审稿人意见期间，该团队也面临着同行同时投稿的压力，因此留给他们的实验时间并不多。后来，实验室的其他同事十分友好地将实验时间留给了本次研究小组。

最终，相关论文以《MoTe2 摩尔超晶格中分数 Chern 绝缘体的热力学证据》（Thermodynamic evidence of fractional Chern insulator in moiré MoTe2）为题发在 Nature，曾一航是第一作者，康奈尔大学麦健辉教授和单杰教授担任共同通讯作者。

图 | 相关论文（来源：Nature）

其中，曾一航曾于 2015 年从北京大学毕业，同年 9 月来到美国哥伦比亚大学读博，目前在康奈尔大学从事博士后研究。

图 | 曾一航（来源：曾一航）

接下来，他和同事将证明这种量子态的拓扑性质、以及如何以它为基础实现非阿贝准粒子。另一方面，也将研究不同转角样品中的新颖拓扑量子态。

参考资料：

1.Zeng, Y., Xia, Z., Kang, K.et al. Thermodynamic evidence of fractional Chern insulator in moiré MoTe2. Nature 622, 69–73 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06452-3