在分数量子霍尔效应中,准粒子是具有分数电荷的集体激发,当它们交换位置时显示分数统计。虽然分数电荷会影响散粒噪声和充电能量等特性,但分数统计在量子干涉中最为显著。近日,魏茨曼科学研究所Yuval Ronen研究了双层石墨烯法布里-珀罗干涉仪中的分数统计。
本文要点:
1) 作者将干涉仪从库仑主导状态调整到Aharonov-Bohm状态,其中包括整数和分数量子霍尔态。通过聚焦于填充因子ν=1/3的分数量子霍尔态,作者跟随准粒子的Aharonov-Bohm干涉演变,同时独立地改变通过干涉环的磁通量和环内的电荷密度。
2) 当它们的组合变化使得朗道填充保持1/3时,环路中的电荷密度会连续变化。然后,作者观察到原始的Aharonov-Bohm振荡,其周期为三个通量量子,正如三分之一电子电荷的准粒子所预期的那样。然而,当组合变化导致准粒子添加或删除时,会出现相变并改变相态演化。此外,在所有具有离散和连续电荷变化的情况下,平均相位随着环路中每增加一个电子而持续增加2π,这正如准粒子所预期的那样,其服从分数统计。
Jehyun Kim et.al Aharonov–Bohm interference and statistical phase-jump evolution in fractional quantum Hall states in bilayer graphene Nature Nanotechnology 2024
DOI: 10.1038/s41565-024-01751-w
https://doi.org/10.1038/s41565-024-01751-w