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三維量子霍爾效應(yīng)
超高的遷移率、超低載流子濃度，以及單個(gè)費(fèi)米口袋特性是整個(gè)實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵所在。他們研究了多種高品質(zhì)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(yù)測(cè)可能具有非平庸的拓?fù)湫浴Ｔ诘蜏睾托〈艌?chǎng)條件下，通過(guò)量子振蕩輸運(yùn)測(cè)量和分析手段，可以重構(gòu)出一個(gè)非常清晰的閉合費(fèi)米面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種封閉的三維費(fèi)米面可以與準(zhǔn)二維體系明確分開(kāi)，在量子極限
南方科技大學(xué)
2021-04-14
驗(yàn)證三維量子霍爾效應(yīng)
要實(shí)現(xiàn)三維量子霍爾效應(yīng)，就需要達(dá)到所謂的極端量子極限條件（Extreme Quantum Limit）。這個(gè)實(shí)驗(yàn)條件要求異常苛刻，如果選用常用的金屬銅塊作為研究對(duì)象，要施加超過(guò)3000特斯拉的磁場(chǎng)才能進(jìn)入極端量子極限態(tài)，而這是當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)條件無(wú)法提供的。因此，三維量子霍爾效應(yīng)方向的研究一度處于幾乎停頓的狀態(tài)。 為了滿(mǎn)足這項(xiàng)苛刻的條件，張立源團(tuán)隊(duì)巧妙地選用了高品質(zhì)的五碲化鋯（ZrTe5）晶
南方科技大學(xué)
2021-04-14
觀測(cè)到三維量子霍爾效應(yīng)
由南方科技大學(xué)和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)共同完成的題為“Three-dimensional quantum Hall effect and metal-insulator transition in ZrTe5”的研究論文，實(shí)驗(yàn)證實(shí)了哈佛大學(xué)理論物理學(xué)家Bertrand Halperin在1987年給出的關(guān)于三維電子氣體系中量子霍爾效應(yīng)的理論預(yù)測(cè)。南科大物
南方科技大學(xué)
2021-04-14
三維量子霍爾效應(yīng)獲得實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
盧海舟和謝心澄課題組在拓?fù)浒虢饘僦欣觅M(fèi)米弧和“蟲(chóng)洞隧穿”構(gòu)成的Weyl軌道，提出了一種新的三維量子霍爾效應(yīng)機(jī)制。拓?fù)浒虢饘偈峭負(fù)湮锵嗟男鲁蓡T，具有拓?fù)浔Ｗo(hù)的表面態(tài)，被稱(chēng)作費(fèi)米弧 (如圖4所示)。費(fèi)米弧是拓?fù)浒虢饘偻負(fù)浔Ｗo(hù)的表面態(tài)的費(fèi)米面。在拓?fù)鋀eyl半金屬中，有4個(gè)面可以有拓?fù)浔Ｗo(hù)的表面態(tài)。由于拓?fù)浼s束的原因，每個(gè)面的表面態(tài)只是半個(gè)二維電子氣。相對(duì)的上下表面的費(fèi)米弧電子氣可以通過(guò)Weyl點(diǎn)連接起來(lái)，組成一個(gè)完整的二維電子氣，這是非常奇異的物相。 既然費(fèi)米弧也是一種二維電子氣，它們是否可以有量子霍爾效應(yīng)？要研究這個(gè)問(wèn)題，首先要明白什么是形成量子霍爾效應(yīng)的關(guān)鍵，那就是電子的回旋運(yùn)動(dòng) (如圖3左圖所示)。電子回旋運(yùn)動(dòng)的量子力學(xué)描述等價(jià)于諧振子，因此會(huì)形成等間距的朗道能級(jí)。朗道能級(jí)在邊界發(fā)生能量畸變，才會(huì)有邊界態(tài)提供無(wú)耗散的電子輸運(yùn)和量子霍爾化電導(dǎo)，即量子霍爾效應(yīng)。 目前，已經(jīng)有多個(gè)拓?fù)浒虢饘賹?shí)驗(yàn)觀察到霍爾電阻的量子化平臺(tái)。這種新奇的三維量子霍爾效應(yīng)的研究才剛剛開(kāi)始。直接觀測(cè)到如圖8所示的奇異邊界態(tài)分布將是未來(lái)的一個(gè)挑戰(zhàn)方向。
南方科技大學(xué)
2021-04-13
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一種三維量子阱結(jié)構(gòu)光電裸芯片
一種三維量子阱結(jié)構(gòu)光電裸芯片，屬于一種量子阱結(jié)構(gòu)光電裸芯片，解決現(xiàn)有三維量子阱結(jié)構(gòu)光電裸芯片工作面積有限、工藝復(fù)雜、成本高的問(wèn)題。本實(shí)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(tái)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(tái)和凹槽所構(gòu)成的陣列。本實(shí)用新型增大了襯底層工作面積，在其上直接生長(zhǎng)一層緩沖層來(lái)進(jìn)行應(yīng)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(lái)的量子轉(zhuǎn)換效率低的問(wèn)題；本實(shí)用
華中科技大學(xué)
2021-04-14
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揭示了量子三體過(guò)程中的范德華作用普遍性
通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)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(guò)程支配并在閾值以上的kBT內(nèi)存在窄共振峰。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)強(qiáng)有力的顯示連續(xù)的成對(duì)過(guò)程遵循一個(gè)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(shù)描述的解析公式和對(duì)溫度的依賴(lài)性，其中三體重組通過(guò)連續(xù)的成對(duì)相互作用進(jìn)行。基礎(chǔ)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(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了量子三體在范德華勢(shì)作用下普遍的行為，發(fā)現(xiàn)該普遍行為遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(guò)多尺度方法進(jìn)一步擴(kuò)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(tài)方程的定義瓦爾斯長(zhǎng)度尺度有密切聯(lián)系。通過(guò)將量子普遍行為區(qū)域擴(kuò)展到零以外溫度和s波共振，純理論模型通過(guò)超冷原子物理實(shí)驗(yàn)與真實(shí)的少體系統(tǒng)和真實(shí)化學(xué)反應(yīng)建立了緊密聯(lián)系，邁出了量子三體物理研究的關(guān)鍵一步。
中山大學(xué)
2021-04-13
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量子通信技術(shù)
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(gè)方面。通信雙方以量子態(tài)為信息載體，基于量子力學(xué)相關(guān)原理及量子特性，利用量子信道，在通信收發(fā)雙方之間安全地、無(wú)泄漏地直接傳輸有效信息，特別是機(jī)密信息的通信技術(shù)。量子秘密共享旨在對(duì)重要的密鑰進(jìn)行安全保護(hù)，使即便部分或全部密鑰被第三方竊取也難以恢復(fù)出真實(shí)的密鑰。
東南大學(xué)
2021-04-11
量子糾纏光源
提出一種如下圖所示能克服光子側(cè)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(jié)構(gòu)，其單光子理論收集效率在較大的帶寬中超過(guò)90%、最高可達(dá)95%。? 該“射燈”結(jié)構(gòu)量子光源的實(shí)驗(yàn)制備難度極大，因?yàn)樗笕蠛诵奈⒓{制備技術(shù)：厚度160nm左右且內(nèi)有量子點(diǎn)的薄膜轉(zhuǎn)移技術(shù)；定位精度小于10nm的量子點(diǎn)光學(xué)精確定位技術(shù)；環(huán)形槽寬度制備精度小于5nm的高質(zhì)量牛眼微納結(jié)構(gòu)制備技術(shù)。為實(shí)驗(yàn)制備出這一性能優(yōu)越的量子光源，王雪華教授團(tuán)隊(duì)自2013年開(kāi)始，從零起步，堅(jiān)持不懈，不斷探索，先后發(fā)展和掌握了上述三大核心微納制備技術(shù)，在國(guó)際上率先制備出綜合性能俱佳的“三高”量子糾纏光子對(duì)源
中山大學(xué)
2021-04-13
科學(xué)技術(shù)大學(xué).jpg){kind=logo}
量子保密通信
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉及其同事徐飛虎、張強(qiáng)，與清華大學(xué)馬雄峰、多倫多大學(xué)Hoi-Kwong Lo等，應(yīng)邀在囯際物理學(xué)權(quán)威綜述期刊、美國(guó)物理學(xué)會(huì)的《現(xiàn)代物理評(píng)論》上發(fā)表題為“基于現(xiàn)實(shí)器件的安全量子密鑰分發(fā)”的長(zhǎng)篇綜述論文。該論文系統(tǒng)闡述了量子密碼的原理、理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，并指出，經(jīng)過(guò)全球?qū)W術(shù)界三十余年的共同努力，現(xiàn)實(shí)條件下量子密碼的安全性已經(jīng)建立起來(lái)，尤其是測(cè)量器件無(wú)關(guān)等量子密鑰分發(fā)協(xié)議的提出，徹底關(guān)閉了量子密碼在物理實(shí)現(xiàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的安全性風(fēng)險(xiǎn)，為實(shí)
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
2021-01-12
量子相變研究
研究了二維二聚化量子自旋系統(tǒng)，通過(guò)理論分析和高精度的量子蒙特卡洛方法，發(fā)現(xiàn)在交錯(cuò)狀二聚化量子海森堡模型中，相變臨界指數(shù)具有新奇的非單調(diào)尺寸標(biāo)度行為。他們通過(guò)在有限尺寸標(biāo)度理論中引入兩個(gè)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)，同時(shí)進(jìn)行大尺寸的計(jì)算分析，成功地解釋了非單調(diào)的量子蒙特卡洛結(jié)果，從根源上指出二維二聚化量子自旋系統(tǒng)的相變?nèi)匀粚儆贠（3）普適類(lèi)，適用于量子-經(jīng)典對(duì)應(yīng)理論。他們的研究表明，在量子相變中可能存在多個(gè)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)導(dǎo)致的新奇標(biāo)度行為，需要采用正確的標(biāo)度理論才會(huì)得到正確的結(jié)果。在論文中，他們還創(chuàng)造性地提出多參數(shù)聯(lián)動(dòng)-高階擬合方法，能極大地提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度，可以用在不同體系的數(shù)據(jù)分析中。
中山大學(xué)
2021-04-13