量子霍尔干涉仪中关联电子对和三重态的证据
介观与纳米尺度物理
2025-07-17 v3
摘要
电子配对在具有吸引性电子间相互作用的电子系统中普遍存在，例如超导体。反直觉的是，在某些情况下，仅凭排斥性库仑相互作用也能介导电子配对。在垂直磁场下的二维电子气中构建的量子霍尔（QH）法布里-珀罗干涉仪（FPI）被认为表现出这种看似没有吸引相互作用的异常电子配对。在这里，我们展示了石墨烯QH FPI中的证据，不仅揭示了在体填充因子ν=2时类似的电子配对，还意外地发现了在ν=3时以分数阿哈罗诺夫-玻姆通量周期h/3e（h为普朗克常数，e为电子电荷）为特征的电子三重态的出现。利用一种新颖的柱塞栅极光谱学，我们证明了电子配对（三重态）涉及两个（三个）纠缠的QH边缘通道上的关联电荷输运。这种光谱学表明量子干涉通量周期性由具有略微不同干涉面积的各个QH边缘通道所获得的相位之和决定。虽然最近的理论提出中性磁等离激元（称为中性子）的动态交换作为电子配对的介体，但我们发现三个纠缠的QH边缘通道并伴有明显的电子三重态，这挑战了现有理解，并引入了一个新的相互作用费米子三体问题。
引用
@article{arxiv.2312.14767,
title = {Evidence for correlated electron pairs and triplets in quantum Hall interferometers},
author = {Wenmin Yang and David Perconte and Corentin Déprez and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Sylvain Dumont and Edouard Wagner and Frédéric Gay and Inès Safi and Hermann Sellier and Benjamin Sacépé},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.14767},
year = {2025}
}