研究透视：石墨烯-量子干涉 | Nature

　　在偶分母分数量子霍尔系统中，非阿贝尔任意子的位置交换，会以拓扑保护的方式影响系统量子态。通过干涉实验，可直接研究独特的统计性质，这为在偶分母分数量子霍尔系统中，观测预期表征提供了契机。

　　近日，以色列魏茨曼科学研究所Jehyun Kim, Himanshu Dev，Yuval Ronen等在Nature上发文，利用法布里-珀罗干涉技术，基于高迁移率双层石墨烯的范德华异质结构中，观测到了两个偶分母分数量子霍尔态的相干阿哈罗诺夫-玻姆干涉。

　　通过在恒定填充因子下运行干涉仪，实验观察到了干涉环内，磁通量子数为二的振荡周期ΔΦ = 2Φ₀，该干涉并不携带非阿贝尔统计特征。预期ΔΦ = 4Φ₀周期性的缺失，可能表明干涉准粒子携带电荷e* = ½e，或 e* = ¼e准粒子的干涉被热效应模糊。在两个空穴共轭态中，同样观测到了预期值一半的振荡周期，表明该处发生的是 e* = ⅔e准粒子干涉而非e* = ⅓e准粒子干涉。

　　为了探究统计相位贡献，通过控制填充因子偏离值运行法布里-珀罗干涉仪，从而在干涉环内，引入分数量子化准粒子。两个半填充态干涉图样的变化均表明，额外引入的体准粒子携带基本电荷e* = ¼e，这符合非阿贝尔任意子的理论预期。

　　Aharonov–Bohm interference in even-denominator fractional quantum Hall states.

偶分母分数量子霍尔态中的阿哈罗诺夫-玻姆干涉。

图1｜基于双层石墨烯的法布里-珀罗干涉仪结构。

图2｜偶分母阿哈罗诺夫-玻姆干涉。

图3｜不同分数量子霍尔态中，e* = νLLe准粒子的量子干涉

图4｜分数量子化准粒子干涉中的统计相位贡献。

实验采用高迁移率范德华异质结，以双层石墨烯为活性二维层，上下分别封装六方氮化硼（hBN）作为介电层，最外侧为石墨栅极，形成“三明治”结构。通过电子束光刻与反应离子蚀刻技术制备了宽度仅40纳米的栅极沟道，构建了由八个独立栅极调控的Fabry–Pérot干涉仪。在10 mK超低温和12 T强磁场下运行，通过精密调控栅极电压与磁场，实现Aharonov–Bohm干涉与统计相位测量。

文献链接

Kim, J., Dev, H., Shaer, A. et al. Aharonov–Bohm interference in even-denominator fractional quantum Hall states. Nature649, 323–329 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09891-2

本文译自Nature。

来源：今日新材料