科技日報北京2月21日電 （記者張佳欣）美國麻省理工學院物理學家在5層石墨烯中觀察到了一種難以捉摸的分數電荷效應。這是結晶石墨烯中“分數量子反常霍爾效應”（“反常”指的是不存在磁場）的第一個證據。這將使一種新形式量子計算成為可能，這種類型的計算對微擾的抵抗力更強。最新一期《自然》雜誌報道了這一研究結果。

在非常特殊的物質狀態下

，電子可由一個整體分裂成幾個部分。這種被稱為“分數電荷”的現象十分少見。如果它能夠被聚集和控製，這種奇異的電子態可有助於建立彈性、容錯的量子計算機。到目前為止
，物理學家已經觀察到數次分數量子霍爾效應
，大多是在非常高的
、精心維護的磁場下觀察到的。

去年8月，華盛頓大學的科學家報告了第一個沒有磁場的分數電荷的證據。他們在一種名為二硫化鉬的扭曲半導體中觀察到了這種“反常”版本的效應。“無磁鐵”的de結jie果guo開kai辟pi了le一yi條tiao通tong向xiang拓tuo撲pu量liang子zi計ji算suan的de有you前qian途tu的de道dao路lu
，這zhe是shi一yi種zhong更geng安an全quan的de量liang子zi計ji算suan形xing式shi。這zhe種zhong計ji算suan方fang案an是shi基ji於yu分fen數shu量liang子zi霍huo爾er效xiao應ying和he超chao導dao體ti的de組zu合he。在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia，分fen數shu電dian荷he將jiang充chong當dang量liang子zi比bi特te。

此次，科學家終於在一種不需要如此強大磁場的石墨烯材料中看到了這種效果。他們發現，當5層石墨烯像台階一樣堆放時，所產生的結構本身就為電子提供了合適的條件，使其作為總電荷的一部分通過，而不需要任何外部磁場。

研究人員首先從一塊石墨中剝離石墨烯層
，然後使用光學工具識別階梯狀結構中的5層薄片，從而製造出兩個混合石墨烯結構的樣品。接著，他們將石墨烯薄片壓印在六方氮化硼（hBN）薄片上，並將第二片hBN薄片放在石墨烯結構上。最後，他們將電極連接到結構上，並將其放入冰箱，溫度設置為接近絕對零度。

當研究人員在材料上施加電流並測量輸出電壓時，他們開始看到分數電荷的特征，其中電壓等於電流乘以分數和一些基本物理常數。

通過進一步分析，該團隊證實了石墨烯結構確實表現出分數量子反常霍爾效應。這是第一次在石墨烯中看到這種效應。

目前，研究團隊正在繼續探索多層石墨烯，以尋找其他稀有電子態。