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由南京大學、北京大學、美國麻省大學艾姆赫斯特分校組成的合作團隊在電子-空穴關聯系統中激子拓撲序的研究方面取得了重要進展。該工作從理論上提出了關聯激子由于阻挫效應導致強量子漲落所產生的玻色子拓撲序的新機制；從實驗上在電子-空穴濃度不平衡的InAs/GaSb量子阱中觀察到了通過激子形成的時間反演對稱破缺的新型拓撲態，實驗與理論相結合，首次揭示了激子拓撲序。相關研究成果于6月14日在《自然》上在線發表。

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分數量子霍爾效應是當代凝聚態物理的前沿研究熱點之一，相關研究曾獲1998年諾貝爾物理學獎。分數量子霍爾效應起源于電子的關聯效應，導致了拓撲序的產生，表現出長程量子糾纏，演生規范場和分數激發，在未來拓撲量子計算方面具有潛在的應用價值。一個自然的問題是：能否在相互作用玻色子系統中產生具有拓撲序的分數量子霍爾態？人們首先試圖在冷原子系統中進行研究，但多年以來仍處于探索階段。

該工作研究了電子-空穴耦合的雙層系統，發現當電子和空穴濃度不平衡時，系統所產生的激子具有moat型能帶（激子的色散在動量空間呈現一圈高度簡并）。激子moat能帶的阻挫效應使得激子不發生玻色凝聚，進而產生一類具有長程量子糾纏的拓撲序，其物理圖像等價于激子形成的分數量子霍爾態。相比于傳統的平均場理論結果，該工作發現量子漲落會導致在傳統激子凝聚相圖中出現一個新的激子拓撲序區域。

激子拓撲序在電子、空穴濃度不平衡的區間中產生,打開體態能隙，并具有一對電子-空穴形成的手征邊緣態。在零磁場下，電子和空穴攜帶相反的電荷，產生類螺旋型邊緣態輸運。與量子自旋霍爾效應不同，激子拓撲序無需時間反演對稱的保護，在垂直磁場下這一對邊緣態不會打開能隙，而是在實空間分離，從而導致邊緣態輸運信號從類螺旋型向類手征型轉變。上述理論和實驗的相互印證揭示了在電子-空穴雙層系統中由于阻挫和關聯效應所產生的激子拓撲序。

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