量子ホール物理学：干渉実験におけるエニオンのコヒーレントバンチングと解離

量子ホール効果における分数準粒子のアハラノフ–ボーム干渉によって、一般にその素電荷（e*）が明らかになる。最近、いくつかの「粒子状態」を用いた我々の干渉実験で、中程度の温度でΔΦ = (e/e*)Φ₀（Φ₀はフラックス量子）のフラックス周期が報告されている。今回我々は、充填率ν = 2/3、3/5、4/7における「粒子–正孔共役」状態の干渉を測定し、ΔΦ = ν⁻¹Φ₀という予想外のフラックス周期性を明らかにしたことを報告する。干渉計の量子点接触それぞれにおいて分割された準粒子の、測定されたショット雑音のファノ因子（F）は、素電荷のF = e*/eではなく、F = νであった。こうした観測結果は、バンチされた（クラスター化した）素な準粒子の干渉が、それぞれコヒーレントな対、3つ組、4つ組で生じたことを示している。干渉計のバルクの中心に成長させた小さな金属ゲート（トップゲート）が、帯電時にアンチドット（またはドット）を形成することで、（アンチ）ドットの周囲に局所的な準粒子を導入する。意外なことに、こうした帯電が「バンチされた準粒子」の解離を引き起こす結果、準粒子の素電荷によって定まる従来のフラックス周期性が回復した。一方、ショット雑音のファノ因子（各量子点接触のもの）は一貫してF = νのままであり、これはおそらく共役状態に伴う中性モードに起因すると考えられる。バンチングとデバンチング（あるいは解離）という2つの観測結果は、現状の理論では予想されていなかったものである。同様の効果は、（より低温での）Jainの「粒子状態」や、偶数分母の分数量子ホール状態でも生じる可能性がある。

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