所以量子霍爾效應(yīng)是什么?電子器件中飽含了很多的電子，電子和人一樣，在一片開(kāi)闊場(chǎng)地里的時(shí)候是亂走的——從正極到負(fù)極，它不知道應(yīng)該走哪條路——但亂走就會(huì)產(chǎn)生熱，因此我們的電腦、手機(jī)等就會(huì)發(fā)熱。但是在量子霍爾效應(yīng)下，電子就和高速公路的汽車一樣直著往前走——每一個(gè)電子都有一個(gè)“車道”，它不會(huì)去其他的車道。2016年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)表彰的“量子霍爾效應(yīng)”，實(shí)際上就是定義了電子的“高速公路”。

如今的筆記本電腦使用的電能中，將近1/4都是發(fā)熱損耗，如果這些電省下來(lái)，將是非?？捎^的數(shù)字。但是，“量子霍爾效應(yīng)”需要外加高強(qiáng)度的磁場(chǎng)，強(qiáng)度要達(dá)到十萬(wàn)高斯(相比之下，地磁場(chǎng)的強(qiáng)度只有0.5高斯)。按照現(xiàn)在的技術(shù)條件，很難把量子霍爾效應(yīng)用于生活中。我?guī)ьI(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在2013年發(fā)現(xiàn)的“量子反常霍爾效應(yīng)”，就能在不外加磁場(chǎng)的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)“電子高速公路”。

▲各種霍爾效應(yīng)及它們的發(fā)現(xiàn)時(shí)間（來(lái)源 ：《科學(xué)》）

量子力學(xué)將顛覆現(xiàn)有技術(shù)

大家可以看出來(lái)，一個(gè)多世紀(jì)前的一個(gè)不經(jīng)意的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，催生了今天的信息時(shí)代。

到2030年、2050年的時(shí)候，我們將使用什么樣的信息技術(shù)?我們準(zhǔn)備好下一次工業(yè)革命了嗎?實(shí)際上，一次“革命”的到來(lái)，需要科學(xué)的突破、需要技術(shù)原理的突破，而不只是優(yōu)化、改進(jìn)、集成、創(chuàng)新。量子信息領(lǐng)域的各種技術(shù)有的實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的突破，有的目前還在等待新的突破。

除了大家熟悉的量子通信和量子計(jì)算，各種各樣可以精密測(cè)量量子水平上微弱信號(hào)的靈敏器件，這些技術(shù)和器件都在等待我們挖掘。我國(guó)這些年對(duì)技術(shù)的研究、對(duì)科學(xué)創(chuàng)新的支持越來(lái)越強(qiáng)。我想，像“量子反常霍爾效應(yīng)”這樣的發(fā)現(xiàn)會(huì)不斷出現(xiàn)?？萍紡?qiáng)國(guó)的夢(mèng)想，也會(huì)離我們?cè)絹?lái)越近。