我國科學(xué)家首次觀測到Weyl半金屬手征磁效應(yīng)

    Weyl（外爾）半金屬的物性研究一直是凝聚態(tài)物理學(xué)的前沿?zé)狳c之一，其中Weyl半金屬材料的手征磁效應(yīng)只存在于理論預(yù)言中，由于材料制備的困難和表征手段的缺乏，至今尚未在實驗室直接觀測到手征磁效應(yīng)。

    近日，南京大學(xué)于揚課題組與香港課題組合作，利用超導(dǎo)量子電路首次模擬出外爾半金屬能帶，并在此基礎(chǔ)上演示了外爾半金屬中的手征磁效應(yīng)。研究人員利用超導(dǎo)電路系統(tǒng)作為人工原子與微波場耦合成功模擬出一個描述外爾半金屬的兩能帶模型，將立方晶格的準(zhǔn)動量空間精確映射至微波場參數(shù)空間，利用超導(dǎo)量子比特的精確調(diào)控與測量技術(shù)，通過不斷調(diào)節(jié)微波場參數(shù)，即振幅、頻率、相位，測量相應(yīng)能譜，模擬出外爾半金屬第一布里淵區(qū)的能帶結(jié)構(gòu)。在上述工作的基礎(chǔ)上，通過控制外加泵浦微波場振幅和頻率，觀測到拓撲電流與外爾點能量差和磁感應(yīng)強度成正比，與理論預(yù)言高度一致，即利用超導(dǎo)量子電路在實驗上直接演示了外爾半金屬的手征磁效應(yīng)。

    該成果為利用超導(dǎo)量子電路探索拓撲材料的物理性質(zhì)提供了成功的范例。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃“量子調(diào)控與量子信息”重點專項的支持。