印度科学研究所Ranjini Raghunath著
左侧面板:下游(红线)和上游(黑色虚线)
中间面板:“上游”模式检测噪声测量示意图
右侧面板:对于具有“上游”模式的分数量子霍尔状态，检测到噪声，而对于仅下游模式，噪声保持为零
信用:作者 近年来，一种被称为量子霍尔效应的现象已经出现，作为一个平台，承载着被称为准粒子的奇异特征，其特性可能会在量子计算等领域带来令人兴奋的应用
当强磁场施加到2D材料或气体上时，界面上的电子，不像大块中的电子，在所谓的边缘模式或通道中沿着边缘自由移动——有点类似于高速公路
这种边缘运动是量子霍尔效应的本质，可以根据材料和条件产生许多有趣的特性
对于传统的电子，电流只在磁场控制的一个方向上流动(“下游”)
然而，物理学家已经预测，一些材料可以有反向传播的通道，其中一些准粒子也可以在相反的(“上游”)方向传播
尽管科学家对这些上游通道非常感兴趣，因为它们可以容纳各种新的准粒子，但由于它们不携带任何电流，因此极难识别
在一项新的研究中，来自印度科学研究所(IISc)和国际合作者的研究人员提供了“确凿”的证据，证明某些中性准粒子在双层石墨烯中移动时存在上游模式
为了检测这些模式或通道，研究小组使用了一种新颖的方法，即利用电子噪声——由散热引起的输出信号波动
“虽然上游的激发是电荷中性的，但它们可以携带热能，并沿着上游方向产生噪声点，”物理系副教授、发表在《自然通讯》上的这项研究的相应作者阿尼迪亚·达斯解释说
准粒子在很大程度上是激发，当像电子这样的基本粒子相互作用或与它们周围的物质相互作用时就会产生
它们并不是真正的粒子，而是质量和电荷类似的粒子
最简单的例子是“空穴”——半导体中给定能量状态下缺少电子的空位
它带有与电子相反的电荷，可以像电子一样在物质内部移动
电子和空穴对也可以形成准粒子，它们可以沿着材料的边缘传播
在之前的研究中，研究人员已经表明，有可能在石墨烯中探测到像Majorana费米子这样的出射准粒子；希望利用这种准粒子最终制造出容错量子计算机
为了识别和研究这种粒子，检测能够容纳它们的上游模式至关重要
虽然这种上游模式在砷化镓基系统中较早被发现，但到目前为止，在石墨烯和石墨烯基材料中还没有发现，而石墨烯和石墨烯基材料在未来应用中更有前景
在目前的研究中，当研究人员将电势施加到两层石墨烯的边缘时，他们发现热量仅在上游通道中传输，并在该方向的某些“热点”消散
在这些点上，热产生的电噪声可以被电共振电路和频谱分析仪拾取
作者还发现，这些准粒子在上游通道中的运动是“弹道式”的——热能从一个热点流向另一个热点，没有任何损失——这与早先在砷化镓基系统中观察到的“扩散式”输运不同
根据作者的说法，这种弹道运动也表明了奇异状态和特征的存在，它们可能有助于在未来构建节能和无故障的quantu m组件
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