科技日报北京2月21日电 （记者张佳欣）美国麻省理工学院物理学家在5层石墨烯中观察到了一种难以捉摸的分数电荷效应。这是结晶石墨烯中“分数量子反常霍尔效应”（“反常”指的是不存在磁场）的第一个证据。这将使一种新形式量子计算成为可能，这种类型的计算对微扰的抵抗力更强。最新一期《自然》杂志报道了这一研究结果。

在非常特殊的物质状态下，电子可由一个整体分裂成几个部分。这种被称为“分数电荷”的现象十分少见。如果它能够被聚集和控制，这种奇异的电子态可有助于建立弹性、容错的量子计算机。到目前为止，物理学家已经观察到数次分数量子霍尔效应，大多是在非常高的、精心维护的磁场下观察到的。

去年8月，华盛顿大学的app家手机版了第一个没有磁场的分数电荷的证据。他们在一种名为二硫化钼的扭曲半导体中观察到了这种“反常”版本的效应。“无磁铁”的结果开辟了一条通向拓扑量子计算的有前途的道路，这是一种更安全的量子计算形式。这种计算方案是基于分数量子霍尔效应和超导体的组合。在这种情况下，分数电荷将充当量子比特。

此次，app家终于在一种不需要如此强大磁场的石墨烯材料中看到了这种效果。他们发现，当5层石墨烯像台阶一样堆放时，所产生的结构本身就为电子提供了合适的条件，使其作为总电荷的一部分通过，而不需要任何外部磁场。

研究人员首先从一块石墨中剥离石墨烯层，然后使用光学工具识别阶梯状结构中的5层薄片，从而制造出两个混合石墨烯结构的样品。接着，他们将石墨烯薄片压印在六方氮化硼（hBN）薄片上，并将第二片hBN薄片放在石墨烯结构上。最后，他们将电极连接到结构上，并将其放入冰箱，温度设置为接近绝对零度。

当研究人员在材料上施加电流并测量输出电压时，他们开始看到分数电荷的特征，其中电压等于电流乘以分数和一些基本物理常数。

通过进一步分析，该团队证实了石墨烯结构确实表现出分数量子反常霍尔效应。这是第一次在石墨烯中看到这种效应。

目前，研究团队正在继续探索多层石墨烯，以寻找其他稀有电子态。

（原标题：）