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三維量子霍爾效應
超高的遷移率、超低載流子濃度，以及單個費米口袋特性是整個實驗成功的關鍵所在。他們研究了多種高品質的ZrTe5晶體，該材料在2014年被中科院物理所翁紅明、戴希和方忠等人預測可能具有非平庸的拓撲性。在低溫和小磁場條件下，通過量子振蕩輸運測量和分析手段，可以重構出一個非常清晰的閉合費米面拓撲結構。這種封閉的三維費米面可以與準二維體系明確分開，在量子極限
南方科技大學
2021-04-14
驗證三維量子霍爾效應
要實現三維量子霍爾效應，就需要達到所謂的極端量子極限條件（Extreme Quantum Limit）。這個實驗條件要求異常苛刻，如果選用常用的金屬銅塊作為研究對象，要施加超過3000特斯拉的磁場才能進入極端量子極限態，而這是當前的實驗條件無法提供的。因此，三維量子霍爾效應方向的研究一度處于幾乎停頓的狀態。 為了滿足這項苛刻的條件，張立源團隊巧妙地選用了高品質的五碲化鋯（ZrTe5）晶
南方科技大學
2021-04-14
觀測到三維量子霍爾效應
由南方科技大學和中國科學技術大學共同完成的題為“Three-dimensional quantum Hall effect and metal-insulator transition in ZrTe5”的研究論文，實驗證實了哈佛大學理論物理學家Bertrand Halperin在1987年給出的關于三維電子氣體系中量子霍爾效應的理論預測。南科大物
南方科技大學
2021-04-14
三維量子霍爾效應獲得實驗驗證
盧海舟和謝心澄課題組在拓撲半金屬中利用費米弧和“蟲洞隧穿”構成的Weyl軌道，提出了一種新的三維量子霍爾效應機制。拓撲半金屬是拓撲物相的新成員，具有拓撲保護的表面態，被稱作費米弧 (如圖4所示)。費米弧是拓撲半金屬拓撲保護的表面態的費米面。在拓撲Weyl半金屬中，有4個面可以有拓撲保護的表面態。由于拓撲約束的原因，每個面的表面態只是半個二維電子氣。相對的上下表面的費米弧電子氣可以通過Weyl點連接起來，組成一個完整的二維電子氣，這是非常奇異的物相。 既然費米弧也是一種二維電子氣，它們是否可以有量子霍爾效應？要研究這個問題，首先要明白什么是形成量子霍爾效應的關鍵，那就是電子的回旋運動 (如圖3左圖所示)。電子回旋運動的量子力學描述等價于諧振子，因此會形成等間距的朗道能級。朗道能級在邊界發生能量畸變，才會有邊界態提供無耗散的電子輸運和量子霍爾化電導，即量子霍爾效應。 目前，已經有多個拓撲半金屬實驗觀察到霍爾電阻的量子化平臺。這種新奇的三維量子霍爾效應的研究才剛剛開始。直接觀測到如圖8所示的奇異邊界態分布將是未來的一個挑戰方向。
南方科技大學
2021-04-13
一種三維量子阱結構光電裸芯片
一種三維量子阱結構光電裸芯片，屬于一種量子阱結構光電裸芯片，解決現有三維量子阱結構光電裸芯片工作面積有限、工藝復雜、成本高的問題。本實用新型自下而上包括：襯底層、緩沖層、n 型層、量子阱層、p 型層，所述襯底層、緩沖層、n 型層、量子阱層和 p 型層表面形狀走向一致，均為均勻分布的凸臺陣列或者均勻分布的凹槽陣列，或者均勻分布的相間的凸臺和凹槽所構成的陣列。本實用新型增大了襯底層工作面積，在其上直接生長一層緩沖層來進行應力與晶格匹配，克服了工作面積與襯底面積之比較低所帶來的量子轉換效率低的問題；本實用
華中科技大學
2021-04-14
揭示了量子三體過程中的范德華作用普遍性
通過實驗測量和從理論上分析三原子重組在543.3 高斯附近的6Li-6Li的窄波磁Feshbach共振，表明在有限的溫度下，三體重組主要由間接過程支配并在閾值以上的kBT內存在窄共振峰。實驗數據強有力的顯示連續的成對過程遵循一個普適行為并由范德華力決定。論文給出了三體重組速率常數描述的解析公式和對溫度的依賴性，其中三體重組通過連續的成對相互作用進行。基礎物理圖像不僅適用于窄s波共振，還適用于非零分波的共振，不僅適用于超低溫，而且適用于更高的溫度。 這個實驗結果驗證了量子三體在范德華勢作用下普遍的行為，發現該普遍行為遠遠超出零溫度范圍，從而揭示出雙體的量子缺陷理論可以通過多尺度方法進一步擴展到非零溫度范圍。這種廣義的三體作用的范德瓦爾普遍行與通用狀態方程的定義瓦爾斯長度尺度有密切聯系。通過將量子普遍行為區域擴展到零以外溫度和s波共振，純理論模型通過超冷原子物理實驗與真實的少體系統和真實化學反應建立了緊密聯系，邁出了量子三體物理研究的關鍵一步。
中山大學
2021-04-13
量子通信技術
量子通信主要涉及量子密鑰分配( QKD)、量子安全直接通信(QSDC) 、量子秘密共享( QSS) 等3個方面。通信雙方以量子態為信息載體，基于量子力學相關原理及量子特性，利用量子信道，在通信收發雙方之間安全地、無泄漏地直接傳輸有效信息，特別是機密信息的通信技術。量子秘密共享旨在對重要的密鑰進行安全保護，使即便部分或全部密鑰被第三方竊取也難以恢復出真實的密鑰。
東南大學
2021-04-11
量子糾纏光源
提出一種如下圖所示能克服光子側向和背向泄露且能極大提高光子前向出射的新型微納“射燈”結構，其單光子理論收集效率在較大的帶寬中超過90%、最高可達95%。? 該“射燈”結構量子光源的實驗制備難度極大，因為它要求三大核心微納制備技術：厚度160nm左右且內有量子點的薄膜轉移技術；定位精度小于10nm的量子點光學精確定位技術；環形槽寬度制備精度小于5nm的高質量牛眼微納結構制備技術。為實驗制備出這一性能優越的量子光源，王雪華教授團隊自2013年開始，從零起步，堅持不懈，不斷探索，先后發展和掌握了上述三大核心微納制備技術，在國際上率先制備出綜合性能俱佳的“三高”量子糾纏光子對源
中山大學
2021-04-13
量子保密通信
中國科學技術大學潘建偉及其同事徐飛虎、張強，與清華大學馬雄峰、多倫多大學Hoi-Kwong Lo等，應邀在囯際物理學權威綜述期刊、美國物理學會的《現代物理評論》上發表題為“基于現實器件的安全量子密鑰分發”的長篇綜述論文。該論文系統闡述了量子密碼的原理、理論和實驗技術，并指出，經過全球學術界三十余年的共同努力，現實條件下量子密碼的安全性已經建立起來，尤其是測量器件無關等量子密鑰分發協議的提出，徹底關閉了量子密碼在物理實現過程中可能出現的安全性風險，為實
中國科學技術大學
2021-01-12
量子相變研究
研究了二維二聚化量子自旋系統，通過理論分析和高精度的量子蒙特卡洛方法，發現在交錯狀二聚化量子海森堡模型中，相變臨界指數具有新奇的非單調尺寸標度行為。他們通過在有限尺寸標度理論中引入兩個驅動場，同時進行大尺寸的計算分析，成功地解釋了非單調的量子蒙特卡洛結果，從根源上指出二維二聚化量子自旋系統的相變仍然屬于O（3）普適類，適用于量子-經典對應理論。他們的研究表明，在量子相變中可能存在多個驅動場導致的新奇標度行為，需要采用正確的標度理論才會得到正確的結果。在論文中，他們還創造性地提出多參數聯動-高階擬合方法，能極大地提高數據準確度，可以用在不同體系的數據分析中。
中山大學
2021-04-13