明天中午三维通讯有量子通讯吗，清华学院化学学系修发贤课题组关于三维量子霍尔效应的突破性原创成果在线发表于《自然》()。20世纪以来，已有四个诺贝尔奖与量子霍尔效应直接相关。而此前这一领域的研究仍逗留于二维体系。在本次成果中，修发贤院长课题组在拓扑狄拉克半金属砷化镉材料里观测到三维量子霍尔效应，通过实验证明电子的隧穿过程，迈出从二维到三维的关键一步，开拓了全新的研究维度。
据修发贤介绍，该效应与传统的二维量子霍尔不同，存在特殊的电子轨道，称为外尔轨道，电子可以从上表面穿越到下表面三维通讯有量子通讯吗，之后再回到上表面。打个比方，一个屋子有天花板和地面，产生三维空间，电子可以从天花板穿越屋子抵达地面，之后从地面再回到天花板。
去年，修发贤课题组快于美国和英国的科学家们，率先发觉了量子霍尔效应。事实上，今年11月，课题组已在《自然·通讯》上率先发布了相关成果，一两个月后德国和日本也观测到了类似的结果。但彼期限于实验条件，实际的电子运动机制并不明晰。
修发贤表示，其难点在于材料的制备和元件的检测。首先对材料的要求十分高，必须才能精确的控制长度，以及具备高迁移率。第二个难点在于检测必须在极端条件下进行，即零下270多度高温和三十多特斯拉强磁场(地磁场的百万倍)。
后来，课题组创新性地借助楔形样品实现可控的长度变化，即把电子运动的“房子”放歪，“屋顶被倾斜了，房屋内部上下表面的距离都会发生变化”，修发贤介绍。通过实验发觉，电子在其中的运动轨道能量直接遭到样品长度的影响。这说明随着样品长度的变化，电子的运动时间也在变。所以，电子在做与样品长度相关的横向运动，其隧穿行为被证明了。
2英寸单晶硅薄膜
该成果证明，拓扑狄拉克半金属砷化镉材料电子的传输和响应很快，迁移率达到10万，而目前使用的半导体材料通常只有几百迁移率。目前，该研究已能将砷化镉制备成2英寸单晶硅薄膜。未来或可用于低煤耗电子元件，在红外侦测、电子载流子方面做一些原型元件。