光子也能產生量子霍爾效應
- 上線日期：2013/12/4 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國研究人員使用光子取代電子產生量子霍爾效應(quantum Hall effect, QHE)。該團隊認為此實驗有助於對量子霍爾效應的進一步瞭解，並可望藉此發展出更佳的光子線路(photonic circuit)，使用光子來處理資訊。
量子霍爾效應發生在沿導電薄板施加電壓時，同時加上一個垂直板面的磁場。磁場會使傳導電子循著量子化的圓形軌道運動，但在薄板邊緣，電子則會沿著邊緣前進並且重複半圓形的路徑。這些「拓撲保護」(topologically protected)的路徑及其他與量子霍爾效應相關的題目已經贏得二座諾貝爾獎。不過，量子霍爾效應的一些關鍵預測，例如稱為任意子(anyon)的束縛電子態仍未被證實，原因是量子霍爾實驗需要純淨樣本、低溫且超高磁場的環境。
近幾年來，物理學家試圖尋找數學上類比且較容易實現的拓撲邊緣態(topological edge states)，因此將注意力轉向光子系統。由於光子不受磁場影響，研究人員必須尋求其他能讓光子轉彎的方法。此光子拓撲態(photonic topological state)概念在2008年首次被提出，並於2009成功觀測，然而這些實驗依然需要強磁場。2011年，美國馬里蘭大學聯合量子中心(Joint Quantum Institute, JQI))的Mohammad Hafezi及Jacob Taylor與哈佛大學的研究伙伴提出一套無需磁場的光子拓撲系統，此系統原則上可以微型化以應用於微電子學中。
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