近日，我國在量子科學研究中取得重大突破，在磁性摻雜的拓撲絕緣體薄膜中，首次觀測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)域的一項重要科學發(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)生需要施加強磁場，因此，造價昂貴、體積龐大等因素限制了其走向?qū)嶋H應(yīng)用。量子反?；魻栃?yīng)作為一種全新的量子效應(yīng)，可使電子在不施加強磁場的情況下，按照固定軌跡運動，減少無規(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器件。由于量子反?；魻栃?yīng)與量子霍爾效應(yīng)具有完全不同的物理本質(zhì)，其實現(xiàn)也更加困難，需要精準的材料設(shè)計、制備與調(diào)控。因此，在理論和實驗上實現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)，成為凝聚態(tài)物理研究的一個重大挑戰(zhàn)。
      在量子調(diào)控研究國家重大科學研究計劃的支持下，我國研究人員在理論與材料設(shè)計上獲得突破，提出磁性離子摻雜的拓撲絕緣體薄膜是實現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)的最佳體系。同時，克服了薄膜生長、磁性摻雜、低溫輸運測量等難題，生長出高質(zhì)量的摻雜拓撲絕緣體磁性薄膜，并在極低溫輸運測量裝置上成功觀測到了量子反?；魻栃?yīng)。量子反常霍爾效應(yīng)的實驗發(fā)現(xiàn)，被認為有可能是量子霍爾效應(yīng)家族的最后一個重要成員。研究成果將推動未來無能耗電子學的發(fā)展，有望加速推進信息技術(shù)革命的進程。