中性物质中量子化电导的观测

在输运实验中，当电导的变化仅以离散台阶形式出现，且其大小完全由普朗克常数$h$决定时，物质的量子性质便直接显现出来。对电导中量子化台阶的观测为介观系统的物理提供了重要见解，并促进了量子电子器件的发展。尽管量子化电导不应依赖于电荷的存在，但此前从未在中性大质量粒子中观测到这种现象。在其最基础的形式中，该现象需要量子简并费米气体、弹道且绝热的输运通道，以及尺寸与费米波长相当的限制结构。在此，我们报告了在中性原子输运中观测到量子化电导。我们采用高分辨率光刻技术塑造光势，为原子实现量子点接触或量子线。这些限制结构被印刻在连接两个可调谐量子简并锂费米原子储库的准二维弹道通道上。通过调节门电势或限制结构的横向约束，我们观察到了原子电导中明显的平台。第一个平台处的电导被发现等于$1/h$，即普适电导量子。对于低门电势，我们发现实验数据与 Landauer 公式吻合良好，且所有参数均为预先确定。我们的实验构成了介观器件的冷原子版本，并易于扩展到更复杂的几何结构和相互作用的量子气体。