电学计量的基础依赖于基本单元（如电阻单元欧姆）的精准和沉着的表率。几十年来，量子霍尔效应 (QHE) 提供了最精准的欧姆收场形态女王 调教，将电阻与当然基本常数相干起来。但是，传统的量子霍尔效应需要强磁场，这带来了执行上的复杂性。最近发表在《当然》的一篇论文，开辟出基于量子反常霍尔效应 (QAHE) 的零磁场量子电阻表率，达到了前所未有的 10⁻⁹ 精度。这一糟蹋象征着朝着更易于看望和集成的量子电学计量迈出了伏击一步。
量子霍尔效应偏抓局限性
在受到强磁场和低温影响的二维电子系统中不雅察到的量子霍尔效应发达出量子化霍尔电阻，其公式为：R_H = h / (νe²)。其中 h 是普朗克常数，e 是基本电荷，ν 是一个整数或一个浅易的分数，称为填充因子。这种量化绝顶精准和鲁棒，使量子霍尔效应自1990年以来成为电阻的主要表率。电阻量子 h/e² 被称为冯·克利青常数R_K，公认值约为 25812.808 欧姆。
尽管量子霍尔效应具有很高的精度，但也存在局限性。需要高磁场（经常为几特斯拉）就必须使用体积强大且昂然的超导磁体。这收尾了量子霍尔效应看成主要表率的擢升和庸俗应用。此外，强磁场会滋扰其他敏锐的测量和执行。
量子反常霍尔效应：零磁场替代决策女王 调教
量子反常霍尔效应提供了一种有但愿的替代决策，即使在莫得外部磁场的情况下也发达出量子化的霍尔电阻。这种效应出现时某些磁性拓扑绝缘体中，这些材料具有特有的电子特质。这些材料具有体绝缘漏洞，但具有特有的拓扑序的导电名义态。当引入铁磁性时（无论是内在的也曾通过掺杂），名义态酿成手性的，从而导致量子反常霍尔效应。
在量子反常霍尔效应中，霍尔电阻也左证与量子霍尔效应相通的公式进行量化。但是，在这种情况下，量化发生在零磁场下，使其成为电阻计量中绝顶理思的替代决策。
执行成果
该筹办使用了磁性拓扑绝缘体材料，绝顶是掺钒的(Bi，Sb)2Te3。这种材料因其或者在相对较低的温度下发达出量子反常霍尔效应而被选中。筹办东谈主员用心制备了材料，并对其电学性能进行了高精度测量。
团队的测量成果披露，当外推到零测量电流时，霍尔电阻相干于冯·克利青常数的偏离值仅为（4.4 ± 8.7）nΩ/Ω。相同，当外推到零纵向电阻时，偏离值为（8.6 ± 6.7）nΩ/Ω。成果标明，电阻量子化的精度达到10⁻⁹水平，平静了骨子计量应用的严格条目。
对计量学的影响
这项筹办对计量学限度的影响真切。量子电阻表率关于确保内行电气测量的精度和一致性至关伏击。传统上，这些表率依赖于量子霍尔效应和强磁场的应用。收场无外部磁场的高精度，使得执行安装愈加简化，并减少了潜在的瑕疵起首。
此外，量子电阻表率与其他量子电学表率（如量子电压）的集成变得愈加可行。这可能会导致一个调解且更隆重的量子电学表率系统的发展，增强多样科学和工业应用中的测量精度和可靠性。
论断
在10⁻⁹水平下的无外部磁场量子电阻表率的收场象征着量子计量学限度的一大飞跃。通过运用量子反常霍尔效应和磁性拓扑绝缘体的特有性质，筹办东谈主员开辟了电气测量精度和准确性的一个新基准。这一糟蹋不仅加深了咱们对量子景象的解析女王 调教，还为计量实施的漂浮提供了但愿，使量子表率愈加易于得到和可靠。