分数量子霍尔效应通常在十分高的磁场下呈现，但麻省理工学院的物理学家现在在简略的石墨烯中观察到了它。在5层石墨烯/六方氮化硼 (hBN) 莫尔超晶格中，电子（蓝球）互相激烈相互作用，而且体现得如同它们被分解成分数电荷相同。图片来自：桑普森·威尔科克斯。美国科学促进会优瑞科网站

  美国麻省理工学院物理学家在5层石墨烯中观察到了一种难以捉摸的分数电荷效应。这是结晶石墨烯中“分数量子失常霍尔效应”（“失常”指的是不存在磁场）的第一个依据。这将使一种新方式量子核算成为可能，这种类型的核算对微扰的抵抗力更强。最新一期《天然》杂志报导了这一研究成果。

  在十分特别的物质状态下，电子可由一个全体分裂成几个部分。这种被称为“分数电荷”的现象十分罕见。假如它可以被集合和操控，这种奇特的电子态可有助于树立弹性、容错的量子核算机。到目前为止，物理学家现已观察到数次分数量子霍尔效应，大多是在十分高的、精心保护的磁场下观察到的。

  上一年8月，华盛顿大学的科学家报告了第一个没有磁场的分数电荷的依据。他们在一种名为二硫化钼的歪曲半导体中观察到了这种“失常”版别的效应。“无磁铁”的成果拓荒了一条通向拓扑量子核算的有出路的路途，这是一种更安全的量子核算方式。这种核算计划是根据分数量子霍尔效应和超导体的组合。在这种情况下，分数电荷将充任量子比特。

  此次，科学家总算在一种不需要如此强壮磁场的石墨烯资料中看到了这种作用。他们发现，当5层石墨烯像台阶相同堆积时，所发生的结构自身就为电子供给了适宜的条件，使其作为总电荷的一部分经过，而不需要任何外部磁场。

  研究人员首要从一块石墨中剥离石墨烯层，然后运用光学东西辨认阶梯状结构中的5层薄片，然后制造出两个混合石墨烯结构的样品。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薄片放在石墨烯结构上。最终，他们将电极连接到结构上，并将其放入冰箱，温度设置为挨近绝对零度。

  当研究人员在资料上施加电流并丈量输出电压时，他们开端看到分数电荷的特征，其间电压等于电流乘以分数和一些根本物理常数。

  经过进一步剖析，该团队证明了石墨烯结构的确体现出分数量子失常霍尔效应。这是第一次在石墨烯中看到这种效应。