在量子科学和固态化学学的结合中，俄罗斯国家标准和技术研究所(Nist)的研究人员借助磁场将电子群限制在石墨烯(一层致密的碳原子)中的一系列同心圆环上。
这个分层的“婚礼面包”，出现在图片中，显示了电子，实验否认了电子怎样在一个紧密限制的空间中互相作用，按照常年未经测试的量子热学规则。这种发觉也可以在量子估算中有实际的应用。
石墨烯因为其机械硬度、导电能力和纤薄，本质上是二维结构，是一种极有前途的新型电子元件材料。出于这种诱因，科学家们欢迎任何关于这些神奇材料的新看法。
研究人员将她们的发觉发表在8月24日的科学，开始了她们的实验，创造了量子点-充当人造原子的小岛屿-在石墨烯设备冷却到绝对零度的几度。
电子围绕量子点运行，类似于那些带负电荷的粒子围绕原子的形式。如同梯子上的阶梯一样，它们只能按照量子理论的规则抢占特定的基态。并且当研究人员施加磁场时发生了一些非常的事情，磁场进一步限制了围绕量子点运行的电子。当外加磁场达到约1特斯拉(约100倍的典型硬度小棒吸铁石)时，电子更紧密地集聚在一起，互相作用更强。
因而，电子重新排列成一个新的模式：一个交替的导电和绝缘系列。同心圆环表面上。当研究人员在不同的电子能量水平上记录同心环的图象时，形成的图象如同婚宴面包，电子能量作为垂直规格。
图为扫描隧洞波谱图象显示，磁受限电子排列在一个婚宴面包状的基态结构，称为基态，标记为11(导墙)。限制在那些水平上的电子在石墨烯(顶部面板)内形成一系列绝缘和导电环。
扫描隧洞显微镜，通过记录样品不同区域之间的电子流动和显微镜针尖的超声波，以原子尺度码率成像表面，阐明了这些结构。
NIST的科学家兼专著者约瑟夫·斯特罗西奥说：“这是一个典型的问题-确定电子的空间和磁约束的综合效应是哪些-当你第一次接触量子热学时，你会在纸上解决这个问题，但没有人真正看见这个问题。”“关键是石墨烯是一种真正的二维材料，表面有一片曝露的电子海，”他补充道。“在先前使用其他材料的实验中，量子点被掩埋在材料界面上，所以没有人就能观察它们的内部以及怎样基态当施加磁场时发生变化。“
石墨烯量子点被觉得是一些量子计算机的基本组成部份。
“由于我们看见这些行为是从大概1特斯拉的中等场开始的，这意味着在考虑个别类型的石墨烯时，必须仔细考虑那些电子与电子的互相作用。”量子点“关于量子估算，”研究的专著者克里斯托弗·古铁雷斯说，他如今加拿大的不列颠波兰省学院，他和尼斯托学院和弗吉尼亚学院的费列斯特·加哈里和丹尼尔·沃克普合作在nist完成了这项实验工作。
这一成就也为石墨烯提供了充当“相对论量子模拟器”的可能性。相对论描述了物体在光速或接近光速时的行为。石墨烯中的电子具有一种不寻常的性质-它们的运动就好象它们是无质量的，如同光的粒子一样。其实石墨烯中的电子实际上比光速慢得多，但它们的无质量光行为它们博得了“相对论性”物质的外号。这项新的研究打开了一扇门，创造了一个桌面实验来研究强烈受限的相对论性物质。
这种检测结果表明，科学家们可能很快还会发觉，在高温下量子物理学在线播放，因为电子与固态物质的互相作用而形成的更奇特的结构。
还有科学家通过石墨烯片来了解黑洞
化学学家从理论上证明，通过将磁场施加到形状不规则的小石墨烯片上，薄片就弄成了黑洞的量子全息图。这意味着石墨烯片重建了黑洞的空间结构和特点特点，并且在一个更小、更低维的系统中。
化学学家Chen和来自美国、以色列、英国和法国的机构的专著者发表了一篇关于石墨烯近来一期的量子全息图化学评论信.
不列颠波兰省学院的数学学院士Franz告诉我们：“我们证明了一种相当普遍且经过悉心研究的材料-石墨烯-在个别条件下可以新颖而令人激动的形式表现下来。”。“具体来说量子物理学在线播放，纳米级石墨烯块状不规则边界中的电子，以及应用中的电子。磁场可以实现所谓的-ye-(SYK)模型."
正如数学学家所解释的，SYK模型说明了一种“全息排比，“其中高维系统(这儿，(1+1)维时空中的黑洞)可以用一个低维系统(这儿是石墨烯中的电子，抢占(0+1)维时空)来表示。
SYK模型说明的全息二元性的类型非常有趣，由于它显示了黑洞，如非零剩余熵和量子混沌传播。它也可以帮助回答量子热学和引力之间联系的基本问题。
“今天化学学家对SYK模型十分感兴趣，由于它被觉得包含了量子黑洞的全息描述，”Franz说。“现代数学学中一些最神秘的奥秘在于爱因斯坦的广义相对论(一种描述时空、引力和黑洞的理论)和量子热学(描述微观现象、电子、原子等的理论)之间的交汇点。为此，更好地理解SYK模型可以揭示那些基本问题。“
与其他被提议拿来演示SYK模型的系统不同，石墨烯的新量子相不须要任何先进的制造技术，应当可以使用现有的技术来实现。主要要求石墨烯片具有高度不规则的边界和干净的内部，因而电子波函数具有随机性。空间结构，这为实现黑洞全息图提供了必要条件。
弗兰兹说：“我们目前正旨在于了解石墨烯片在SYK体系中的传输特点。”“更广泛地说，我们希望我们的理论结果将激励实验者研究形成SYK化学所需类型的石墨烯薄片，我们打算为任何这样的努力提供理论支持。”