摘要：在科研的浩瀚星空中，一支科研团队宛如一颗璀璨的新星，近日凭借其在拓扑量子态领域的突破性研究成果，再度吸引了全球科学界的目光。他们的研究成果以「Extended quantum anomalous Hall states in graphene/hBN moir

在科研的浩瀚星空中，一支科研团队宛如一颗璀璨的新星，近日凭借其在拓扑量子态领域的突破性研究成果，再度吸引了全球科学界的目光。他们的研究成果以「Extended quantum anomalous Hall states in graphene/hBN moiré superlattices」为题发表在《Nature》杂志上，而这已经是团队成员在短短四年内发表的第四篇《Nature》和《Science》正刊论文，其中本科生姚宇轩更是在本科期间就发表了三篇正刊。

此次研究聚焦于菱面体五层和四层石墨烯 / 六方氮化硼莫尔超晶格。在实验中，团队通过电传输测量，探索了电子温度低至 40 mK 时这些超晶格的特性。博士后路正光，韩同航和姚宇轩作为论文共同第一作者，在研究中发挥了关键作用。

研究有了诸多令人瞩目的发现。在五层器件中，出现了比之前报道多出两个的分数量子反常霍尔态，同时伴随更小的 Rxx 值，这一发现进一步丰富了人们对分数量子反常霍尔效应（FQAHE）的认知。而在新的四层器件中，团队在莫尔填充因子 v = 3/5 和 2/3 下观察到 FQAH 效应，这是首次在该填充因子下的相关观测，为拓扑量子态研究开辟了新的路径。

此外，在基础温度和小电流条件下，团队还发现了一种全新的扩展量子反常霍尔态（EQAH）和磁滞现象，其特征是 Rxy=h/e² 和 Rxx 的完全消失。这种状态在 v 从 0.5 到 1.3 的宽范围内稳定，这一稳定范围远超以往认知，打破了传统理论的边界。随着温度或电流升高，EQAH 态逐渐消失，部分转变为 FQAH 液体，这一转变过程也为研究量子态的变化提供了新的研究方向。

在此之前，路正光、韩同航合作以共同第一作者已发表了 2 篇《Nature》和 1 篇《Science》，他们在科研道路上不断探索，积累了丰富的经验和深厚的研究功底。而姚宇轩作为清华大学本科访问生，在本科期间就展现出了非凡的科研天赋和潜力。在参与的科研项目中，他积极贡献自己的智慧和力量，从最初的学习和积累，到逐渐在研究中发挥重要作用，最终成功发表三篇正刊论文，他的成长历程激励着无数科研学子。

团队的成功并非偶然，背后是长期的努力和付出。在研究过程中，他们面临着诸多挑战。从实验设备的调试到数据的精确测量，每一个环节都需要精心把控。为了降低电子温度，实现更精确的实验测量，团队不断改进滤波器，经过多次尝试和优化，最终成功将电子温度降低到 40 mK，为实验的成功奠定了基础。

在数据分析阶段，面对海量的实验数据，团队引入了深度学习与数据采集的新方法。借助先进的机器学习算法，他们能够对实验数据进行高效分析，从数据中挖掘出有价值的信息，预测并优化不同材料的特性，提高了科研效率。

这项研究成果在拓扑量子态领域具有重要的意义。它不仅进一步确立了 hBN 莫尔超晶格作为 FQAHE 材料家族的重要地位，为拓扑量子态的研究提供了新的视角，还揭示了一种全新的拓扑电子相 ——EQAH 态。这种态在零磁场下表现出量子化的电阻特性，且具有明显的温度和电流依赖性，可能由类似量子反常霍尔晶体（QAHC）或高磁场下的重入量子霍尔效应（RQHE）的机制形成，这一发现为探索 QAHC 和拓扑电子态提供了新机会，揭示了前所未有的物质状态。

从应用前景来看，这一研究成果可能为量子计算和通讯等前沿科技领域带来新的突破。例如，在量子计算中，利用拓扑量子态的稳定性和独特的量子特性，有望开发出更高效、更稳定的量子比特，推动量子计算技术的发展。在量子通讯领域，也可能为实现更安全、更高速的通讯提供理论支持。

来源：人工智能学家