Efecto Hall anómalo cuántico fraccionario en el grafeno multicapa

Área de la Ciencia:

• Física de la materia condensada
• Ciencias de los materiales
• Física Cuántica

Sus antecedentes:

• El efecto Hall anómalo cuántico fraccionario (FQAHE) es un análogo de campo magnético cero del efecto Hall cuántico fraccionario.
• FQAHE se predice en bandas planas topológicas con simetría de inversión de tiempo rota y podría permitir anyons no abelianos para la computación cuántica topológica.
• Las observaciones anteriores de FQAHE se limitaron a los sistemas de MoTe2 retorcidos.

Objetivo del estudio:

• Informar sobre la observación de números enteros y fraccionados cuánticos de efectos anómalos de Hall en una nueva superred moiré basada en grafeno.
• Investigar el potencial de los sistemas de grafeno para albergar FQAHE y avanzar en la computación cuántica topológica.

Principales métodos:

• Fabricación de una superred de grafeno-hBN de cinco capas romboédricas.
• Medidas experimentales de la resistencia de Hall y de la resistencia longitudinal en el campo magnético cero.
• Ajuste del campo de desplazamiento de la puerta y del factor de llenado de moiré para observar las transiciones de fase.

Principales resultados:

• Observación de las mesetas de resistencia de Hall cuantificadas en varios rellenos fraccionados (por ejemplo, 2/3, 3/5, 4/7) en el campo magnético cero.
• Identificación de un estado líquido de Fermi compuesto a medio llenado (v=1/2).
• Demostración de las transiciones de fase entre el líquido Fermi compuesto, los estados FQAH y otros estados de electrones correlacionados.

Conclusiones:

• Las superrejas de grafeno-hBN de cinco capas romboédricas proporcionan una plataforma prometedora para FQAHE.
• Este sistema facilita la exploración de la fraccionamiento de carga y el trenzado aniónico no abeliano en el campo magnético cero.
• Los hallazgos allanan el camino para el desarrollo de nuevas vías en la computación cuántica topológica.