近日，我國(guó)在量子科學(xué)研究中取得重大突破，在磁性摻雜的拓?fù)浣^緣體薄膜中，首次觀測(cè)到量子反常霍爾效應(yīng)。該成果被視為世界基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的一項(xiàng)重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)。
      作為微觀電子量子行為的宏觀體現(xiàn)，量子霍爾效應(yīng)一直在凝聚態(tài)物理研究中占據(jù)極其重要的地位，并可能在未來(lái)用于制備低能耗的高速電子器件。然而，量子霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生需要施加強(qiáng)磁場(chǎng)，因此，造價(jià)昂貴、體積龐大等因素限制了其走向?qū)嶋H應(yīng)用。量子反常霍爾效應(yīng)作為一種全新的量子效應(yīng)，可使電子在不施加強(qiáng)磁場(chǎng)的情況下，按照固定軌跡運(yùn)動(dòng)，減少無(wú)規(guī)則碰撞導(dǎo)致的發(fā)熱和能量損耗，能夠用于發(fā)展新一代的低能耗晶體管和電子學(xué)器件。由于量子反常霍爾效應(yīng)與量子霍爾效應(yīng)具有完全不同的物理本質(zhì)，其實(shí)現(xiàn)也更加困難，需要精準(zhǔn)的材料設(shè)計(jì)、制備與調(diào)控。因此，在理論和實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)量子反常霍爾效應(yīng)，成為凝聚態(tài)物理研究的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。
      在量子調(diào)控研究國(guó)家重大科學(xué)研究計(jì)劃的支持下，我國(guó)研究人員在理論與材料設(shè)計(jì)上獲得突破，提出磁性離子摻雜的拓?fù)浣^緣體薄膜是實(shí)現(xiàn)量子反常霍爾效應(yīng)的最佳體系。同時(shí)，克服了薄膜生長(zhǎng)、磁性摻雜、低溫輸運(yùn)測(cè)量等難題，生長(zhǎng)出高質(zhì)量的摻雜拓?fù)浣^緣體磁性薄膜，并在極低溫輸運(yùn)測(cè)量裝置上成功觀測(cè)到了量子反常霍爾效應(yīng)。量子反常霍爾效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，被認(rèn)為有可能是量子霍爾效應(yīng)家族的最后一個(gè)重要成員。研究成果將推動(dòng)未來(lái)無(wú)能耗電子學(xué)的發(fā)展，有望加速推進(jìn)信息技術(shù)革命的進(jìn)程。