团队|科学家伉俪实现物理学里程碑式进展，发现AB堆积的MoTe2/WSe2结构( 三 )
在没有库仑斥力时 ， 系统会在电子半满时呈现金属特点 。 现在 ， 当外部电场反转了 AB 堆积 MoTe2/WSe2 结构中的莫尔带 ， 并将其转化为拓扑态 ， 同样的库仑斥力可以驱动铁磁不稳定性 ， 从而自发破坏时间反转对称性 ， 一个 QAH 绝缘体 （量子反常霍尔绝缘体）就制作成功了！
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（来源：Nature）
Mott-to-QAH（莫特绝缘体到量子反转尔绝缘体）转变其实是通过调谐连续外部电场来反转莫尔带而引起的两种物质状态之间的变化 。 这种转变的有趣方面是 ， 与大多数已知的拓扑相变不同 ， 这种转变不会闭合转变点处的电荷隙 ， 这正是时间反转对称性破坏的独特结果 。
不过 ， 他也发现“Mott 到 QAH”的转变并没有显示出电荷间隙闭合 ， 对此他解释称 ， 微观机制在现阶段仍不是完全清楚的 ， 只能说当涉及转变的两个状态的对称性不相同时 ， 允许没有电荷隙闭合的拓扑相变 。
过去的许多理论研究都证明了这一点 。 在这个特殊的例子中 ， QAH 态是铁磁性的 ， 并且打破了时间反转对称性 。 而莫特态很可能是顺磁性的 ， 并且不会自发破坏时间反转对称性 。
因此 ， 系统的对称性在过渡点上发生变化（一个打破了时间反转对称性 ， 另一个没有） ， 这样的拓扑相变允许不存在电荷隙闭合的 。
由于手性边缘状态以 QAH 状态存在 ， 因此发生这种转变的唯一可能方法是通过突变的一阶相变实现 。 麦健辉预计 QAH-Mott 相混合物接近转变点 ， 这需要在未来的实验中进行验证 。
当然 ， 上面关于对称性的讨论只能告诉人们是否允许电荷隙闭合的转变 ， 它并没有告诉人们它一定会发生 。 Mott 绝缘体到 QAH 绝缘体的转变也可以是在临界点处具有电荷隙闭合的连续转变 。 如果未来有人报道其他材料系统中可以实现电荷间隙闭合的连续 Mott-to-QAH 过渡 ， 他也不会感到惊讶 。
有望用于建立电子高速公路和量子比特的相关的应用 QAH 绝缘体支持无耗散传输 ， 因此可以想象将它们用作能够以最有效方式传输电子（即没有能量损失）的高速公路 。 人们还可以想象将来通过构建 QAH 干涉仪为量子计算机制作量子比特 。
该研究的另一个重要意义是希望显着提高实现 QAH 状态的温度 ， 因为 QAH 状态可以通过库仑相互作用进行稳定 ， 库仑相互作用的能级范围大致等于室温范围 。
事实上 ， 一旦从 QAH 状态移开并进入 Mott 状态时 ， Mott 状态的电荷隙就会迅速达到室温范围 。 麦健辉希望通过设计一种准确的材料系统或器件结构 ， 可以移动 Mott-QAH 边界并显着提高 QAH 状态的温度范围 。 这将是非常重要的 ， 因为你现在在更不严格的条件下实现建立电子高速公路和量子比特的相关的应用 。
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