什么是量子反?；魻栃?yīng)？量子反常霍爾效應(yīng)有多反常？

量子反?；魻栃?yīng),對普通人來說,拗口而晦澀。但在物理學(xué)家眼中,它"神奇"又"美妙"。因為它的發(fā)現(xiàn)可能帶來下一次信息技術(shù)革命。采用這種技術(shù)設(shè)計集成電路和元器件,千億次的超級計算機有望做成平板電腦那么大,智能手機的內(nèi)存可能會提高上千倍！那么什么是量子反?；魻栃?yīng)？它到底有多反常？對它的研究為什么引起世界各國科學(xué)家的興趣？

量子霍爾效應(yīng)：電子運動的“交通規(guī)則”

在普通導(dǎo)體中，電子的運動軌跡雜亂無章，不斷發(fā)生碰撞。當(dāng)在導(dǎo)體兩端加上電極之后，電子就會形成橫向漂移的穩(wěn)定電流。而電流在傳輸中會存在能量損耗的現(xiàn)象。 如果在垂直于電流方向加上外磁場，材料里的電子由于磁場的作用力，會在導(dǎo)體一邊形成積累電荷，最終會達到平衡形成穩(wěn)定的霍爾電壓。 當(dāng)外場足夠強，溫度足夠低時，導(dǎo)體中間的電子會在原地打轉(zhuǎn)，會在邊界上形成不易被外界干擾的半圓形導(dǎo)電通道，即量子霍爾效應(yīng)。量子霍爾效應(yīng)可以讓電子在各自的跑道上“一往無前”地運動，降低能量損耗。

量子霍爾效應(yīng)在凝聚態(tài)物理的研究中占據(jù)著極其重要的地位。它就像一個富礦，一代又一代科學(xué)家為之著迷和獻身，整數(shù)量子霍爾效應(yīng)、分數(shù)量子霍爾效應(yīng)、半整數(shù)量子霍爾效應(yīng)相繼獲得諾貝爾獎。 但是，在量子霍爾效應(yīng)家族里，一個神秘成員是“量子反常霍爾效應(yīng)”——不需要外加磁場的量子霍爾效應(yīng)，遲遲沒有被人發(fā)現(xiàn)。

世界級難題由中國團隊攻克

長時間使用計算機時，會遇到計算機發(fā)熱、能量損耗、速度變慢等問題，這是因為常態(tài)下芯片中的電子運動沒有特定的軌道，它們相互碰撞從而發(fā)生能量損耗。量子霍爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，為我們突破摩爾定律和集成電路的發(fā)展提供了一個全新的原理。這是物理學(xué)基本研究為未來工業(yè)界發(fā)展提供的嶄新道路。

但它的產(chǎn)生需要非常強的磁場，相當(dāng)于外加10個計算機大的磁鐵，這樣體積龐大且價格昂貴，顯然不適合個人電腦和便攜式計算機。而量子反常霍爾效應(yīng)的美妙之處是不需要任何外加磁場，即可實現(xiàn)電子的有序運動，更容易應(yīng)用到人們?nèi)粘Ｋ璧碾娮悠骷小?/strong>