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奇分子量分数量子霍尔态的阿哈罗诺夫-博姆干涉

介观与纳米尺度物理 2026-03-16 v1 强关联电子

摘要

非阿哈罗诺夫任何子的位置交换会以拓扑方式保护的方式影响其系统的量子态。它们在奇分子量分数量子霍尔 (FQH) 系统中的预期表现为机会直接研究其独特统计性质的干涉实验提供了机会。在本工作中,我们通过采用 Fabry-Pérot 干涉仪 (FPI) 技术,在高迁移率双层石墨烯基垂直钉接异构结构中观察到两个奇分子量态的相干阿哈罗诺夫-博姆干涉。以恒定填充因子运行干涉仪,我们观察到干涉环内两个通量量的振荡周期 ΔΦ=2Φ0\Delta\Phi=2\Phi_0,此时干涉不携带非阿哈罗诺夫统计特征的痕迹。在预期周期 ΔΦ=4Φ0\Delta\Phi=4\Phi_0 的 absence 下,可能表明干涉的准粒子携带电荷 e=12ee^* = \frac{1}{2}ee=14ee^* = \frac{1}{4}e 准粒子的干涉被热平滑。有趣的是,在两个空穴共轨态,我们也观察到一半预期值的振荡周期,表明干涉的是 e=23ee^* = \frac{2}{3}e 准粒子而非 e=13ee^* = \frac{1}{3}e 准粒子。为探索统计相位贡献,我们以受控填充因子偏移运行 FPI,从而在干涉环内引入分数准粒子。结果显示,两个半填充态处的干涉图样发生变化,表明额外的 bulk 准粒子携带基本电荷 e=14ee^*=\frac{1}{4}e,正如非阿哈罗诺夫任何子预期的那样。

关键词

引用

@article{arxiv.2412.19886,
  title  = {Aharonov-Bohm Interference in Even-Denominator Fractional Quantum Hall States},
  author = {Jehyun Kim and Himanshu Dev and Amit Shaer and Ravi Kumar and Alexey Ilin and André Haug and Shelly Iskoz and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and David F. Mross and Ady Stern and Yuval Ronen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2412.19886},
  year   = {2026}
}