利用石墨烯中自旋和谷极化的量子霍尔边缘态的马赫-曾德尔干涉测量

限制于二维平面内的电子在强磁场下沿边缘以一维量子霍尔通道传播，这些通道免受背散射影响。这些通道可用作单色光束的固态类似物，为研究电子干涉提供了独特平台。电子干涉被视为通过双粒子干涉研究分数量子统计、非阿贝尔统计和量子纠缠的最有前途的途径之一。然而，制造一个电子-电子相互作用起重要作用的边缘通道干涉仪需要洁净的系统以及长的相位相干长度。在此，我们利用沿石墨烯中PN结同向传播的自旋和谷极化边缘通道，实现了可见度高达98%创纪录的电子马赫-曾德尔干涉仪。我们发现，沿物理石墨烯边缘的同自旋边缘通道之间的通道间散射可用于形成分束器，而沿栅极定义界面缺乏通道间散射可用于形成隔离的干涉仪臂。令人惊讶的是，我们的干涉仪在比GaAs/AlGaAs量子阱开创性实验中所观察到的能量大一个数量级的能量下对退相干效应具有鲁棒性。我们的结果揭示了边缘通道平衡的本质，并为研究奇异电子统计和量子现象开辟了新可能。