分数目子霍尔效应凡是在很是高的磁场下呈现，但麻省理工学院的物理学家此刻在简单的石墨烯中不雅察到了它。在5层石墨烯/六方氮化硼 (hBN) 莫尔超晶格中，电子(蓝球)相互强烈彼此感化，而且表示得似乎它们被分化成份数电荷一样。图片来历：桑普森·威尔科克斯。美国科学增进会优瑞科网站

　　美国麻省理工学院物理学家在5层石墨烯中不雅察到了一种难以捉摸的分数电荷效应。这是结晶石墨烯中“分数目子反常霍尔效应”(“反常”指的是不具有磁场)的第一个证据。这将使一种新情势量子计较成为可能，这类类型的计较对微扰的反抗力更强。最新一期《天然》杂志报导了这一研究成果。

　　在很是非凡的物资状况下，电子可由一个全体割裂成几个部门。这类被称为“分数电荷”的现象十分少见。假如它可以或许被堆积和节制，这类奇特的电子态可有助在成立弹性、容错的量子计较机。到今朝为止，物理学家已不雅察到数次分数目子霍尔效应，年夜多是在很是高的、细心保护的磁场下不雅察到的。

　　客岁8月，华盛顿年夜学的科学家陈述了第一个没有磁场的分数电荷的证据。他们在一种名为二硫化钼的扭曲半导体中不雅察到了这类“反常”版本的效应。“无磁铁”的成果斥地了一条通向拓扑量子计较的有前程的道路，这是一种更平安的量子计较情势。这类计较方案是基在分数目子霍尔效应和超导体的组合。在这类环境下，分数电荷将充任量子比特。

　　此次，科学家终究在一种不需要如斯壮大磁场的石墨烯材猜中看到了这类结果。他们发觉，当5层石墨烯像台阶一样堆放时，所发生的布局自己就为电子供给了适合的前提，使其作为总电荷的一部门经由过程，而不需要任何外部磁场。

　　研究人员起首从一块石墨中剥离石墨烯层，然后利用光学东西辨认阶梯状布局中的5层薄片，从而制造出两个夹杂石墨烯布局的样品。接着，他们将石墨烯薄片压印在六方氮化硼(hBN)薄片上，并将第二片hBN薄片放在石墨烯布局上。最初，他们将电极毗连到布局上，并将其放入冰箱，温度设置为接近绝对零度。

　　当研究人员在材料上施加电流并丈量输出电压时，他们最先看到分数电荷的特点，此中电压等在电流乘以分数和一些根基物理常数。

　　经由过程进一步阐发，该团队证明了石墨烯布局确切表示出分数目子反常霍尔效应。这是第一次在石墨烯中看到这类效应。

　　今朝，研究团队正在继续摸索多层石墨烯，以寻觅其他罕见电子态。