量子几何操控手性费米子,实现无磁场“手性阀”

来源:《自然》(Nature)

马克斯·普朗克研究所合作团队在均一手性拓扑半金属PdGa中,首次实验演示了一种全新的“手性费米子阀”。该器件利用材料能带的非平凡量子几何(如陈数),在无需外加磁场或磁性材料的情况下,仅通过外加电流即可产生手性依赖的反常速度,从而在空间上分离具有相反手性(即“左旋”与“右旋”)的费米子。研究还成功构建了马赫-曾德尔干涉仪,在零磁场下观测到手性电流的量子干涉,证明了拓扑准粒子在介观尺度上的相干输运。这一发现为基于手性自由度、超低功耗的“手性量子电子学”开辟了道路。