物性物理学：半整数熱ホールコンダクタンスの観測

物質のトポロジカル状態は、トポロジカル不変量によって特徴付けられる。トポロジカル不変量は、その値が量子化され、系の詳細（形状、サイズ、不純物など）に依存しない物理量である。トポロジカル不変量の中で、最も簡単に調べられるのは電気ホールコンダクタンスである。電気ホールコンダクタンスが、e²/h（eは電子電荷、hはプランク定数）を単位として分数値をとれば、分数電荷とエニオン的統計を有する準粒子を伴うトポロジカル秩序状態であることが立証される。また別のトポロジカル不変量である熱ホールコンダクタンスは、測定が難しい。量子化された熱ホールコンダクタンスについては、κ₀（κ₀ = π²k_B²/(3h)、k_Bはボルツマン定数）を単位として分数値をとれば、物質状態が非アーベル的であることが立証される。このような非アーベル状態は基底状態の縮退をもたらし、組紐状態になるとトポロジカルユニタリ変換を実行する。これはトポロジカル量子計算に役立つ。本論文では、第一励起ランダウ準位にある複数の量子ホール状態の熱ホールコンダクタンスの測定について報告する。我々は、5/2状態の熱ホールコンダクタンスが半整数値の2.5κ₀と一致し、非アーベル的な性質を示すことを見いだした。

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