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2025-02-04發現全新的量子粒子──分數激子 662 期

Author 作者 編輯部

近期,美國布朗大學(Brown University)的物理學家觀察到一種名為「分數激子」(fractional excitons)的新量子粒子,有助於拓展科學家對量子領域的理解。

團隊的實驗以「分數量子霍爾效應」(fractional quantum Hall effect)這項理論為基礎,在雙層石墨烯之間加入六方氮化硼晶體(hexagonal boron nitride)作為絕緣層,並在極低溫度下對該系統施加地球磁場數百萬倍的強磁場。這種設置使他們能夠精確地控制電荷移動,並藉此首次觀察到分數激子的特殊行為。

這種新粒子不同於能夠共享相同量子態的玻色子(bosons)或是遵循包立不相容原理的費米子(fermions),而是兼具玻色子和費米子兩者的特性。研究團隊認為,這種新型粒子能為量子計算領域帶來突破,有望提升量子訊息的儲存和操作效率。他們未來也將進一步研究分數激子的相互作用及控制的方法。

Zhang, N. J. et al. (2025). Excitons in the fractional quantum Hall effect. Nature, 637(8045), 327.