分数量子霍尔效应中的若干实验进展

报告人

Prof. Lingjie Du (杜灵杰)

Nanjing University

时间

2024年5月24日（星期五）上午10：30

地点

物质科学教研楼B902会议室

杜灵杰，南京大学物理学院教授、博士生导师。2008年于南京大学获得学士学位；2016年于莱斯大学获得博士学位；2016-2019年哥伦比亚大学从事博士后工作；2019年入职南京大学。主要利用极低温强磁场下的输运和光学手段从事强关联拓扑物态相关的实验研究，包括激子绝缘体和量子霍尔引力子模等。在Nature, PRL等学术期刊发表论文20余篇。

报告摘要

分数量子霍尔效应是当代凝聚态物理的前沿研究热点之一，起源于电子的关联效应，导致了拓扑序的产生，大量的实验研究围绕费米子分数量子霍尔态的拓扑性质而展开。一个自然的问题是：能否在玻色子系统中产生分数量子霍尔效应？人们尝试在冷原子系统中开展研究，但仍处于探索阶段。另一方面， Haldane对分数量子霍尔效应提出了新的量子几何描述，超越了传统拓扑量子场论框架，其直接表现是分数态的引力子模，但实验证据始终缺失。本报告将围绕这两个问题展开。首先我会介绍最近在GaAs量子阱中关于分数量子霍尔效应集体激发的实验进展[1]。我们通过极低温强磁场共振非弹性偏振光散射，在主要的分数态中观察到了引力子模。实验结果为分数量子霍尔效应几何理论提供了关键支持，为在凝聚态系统中探索量子引力物理开辟了方向。然后，我会介绍在InAs/GaSb双层量子阱中的实验进展[2]。我们发现激子绝缘体存在于浓度不平衡的电子和空穴，观察到有限动量激子绝缘体并发现激子手征边缘态。这些实验结果与理论相结合，首次揭示了激子的分数量子霍尔效应，这也是玻色子的分数反常量子霍尔效应。

参考文献

[1]. J. Liang et al, L. Du*; Nature 628, 78 (2024)

[2]. R. Wang, T. Sedrakyan, B. Wang*, L. Du*, R. Du*; Nature 619, 57 (2023)