(资料图片仅供参考)

本报讯（记者温才妃）由南京大学、北京大学、美国马萨诸塞大学艾姆赫斯特分校研究人员组成的合作团队关于电子-空穴关联系统中激子拓扑序的研究取得重要进展。理论上，他们提出关联激子由于阻挫效应导致强量子涨落产生玻色子拓扑序的新机制；实验上，他们在电子-空穴浓度不平衡的InAs/GaSb量子阱中，观察到通过激子形成的、时间反演对称破缺的新型拓扑态。他们将理论与实验相结合，首次揭示了激子拓扑序。近日，相关成果在线发表于《自然》。

分数量子霍尔效应是当代凝聚态物理的前沿研究热点之一，其起源于电子的关联效应，导致了拓扑序的产生，表现出长程量子纠缠、演生规范场和分数激发，在未来拓扑量子计算方面具有潜在应用价值。能否在相互作用玻色子系统中产生具有拓扑序的分数量子霍尔态？针对这一问题，科学家试图在冷原子系统中进行研究，但多年来仍处于探索阶段。

该工作研究了电子-空穴耦合的双层系统，发现当电子和空穴浓度不平衡时，系统所产生的激子具有moat型能带。激子moat型能带的阻挫效应使得激子不发生玻色凝聚，进而产生一类具有长程量子纠缠的拓扑序，其物理图像等价于激子形成的分数量子霍尔态。相比传统的平均场理论结果，该工作发现量子涨落会导致在传统激子凝聚相图中出现一个新的激子拓扑序区域。

激子拓扑序在电子、空穴浓度不平衡的区间中产生，打开体态能隙，并具有一对电子-空穴形成的手征边缘态。在零磁场下，电子和空穴携带相反的电荷，产生类螺旋型边缘态输运。与量子自旋霍尔效应不同，激子拓扑序无须时间反演对称的保护，在垂直磁场下这一对边缘态不会打开能隙，而是在实空间分离，从而导致边缘态输运信号从类螺旋型向类手征型转变。

上述理论和实验的相互印证揭示了在电子-空穴双层系统中由阻挫和关联效应所产生的激子拓扑序。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06065-w

版权声明：本文转载仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用，须保留本网站注明的“来源”，并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，请与我们接洽。

标签：