近日，我國在量子科學研究中取得重大突破，在磁性摻雜的拓撲絕緣體薄膜中，首次觀測到量子反常霍爾效應。該成果被視為世界基礎研究領域的一項重要科學發現。
      作為微觀電子量子行為的宏觀體現，量子霍爾效應一直在凝聚態物理研究中占據極其重要的地位，并可能在未來用于制備低能耗的高速電子器件。然而，量子霍爾效應的產生需要施加強磁場，因此，造價昂貴、體積龐大等因素限制了其走向實際應用。量子反常霍爾效應作為一種全新的量子效應，可使電子在不施加強磁場的情況下，按照固定軌跡運動，減少無規則碰撞導致的發熱和能量損耗，能夠用于發展新一代的低能耗晶體管和電子學器件。由于量子反常霍爾效應與量子霍爾效應具有完全不同的物理本質，其實現也更加困難，需要精準的材料設計、制備與調控。因此，在理論和實驗上實現量子反常霍爾效應，成為凝聚態物理研究的一個重大挑戰。
      在量子調控研究國家重大科學研究計劃的支持下，我國研究人員在理論與材料設計上獲得突破，提出磁性離子摻雜的拓撲絕緣體薄膜是實現量子反常霍爾效應的最佳體系。同時，克服了薄膜生長、磁性摻雜、低溫輸運測量等難題，生長出高質量的摻雜拓撲絕緣體磁性薄膜，并在極低溫輸運測量裝置上成功觀測到了量子反常霍爾效應。量子反常霍爾效應的實驗發現，被認為有可能是量子霍爾效應家族的最后一個重要成員。研究成果將推動未來無能耗電子學的發展，有望加速推進信息技術革命的進程。