近日，国际权威期刊《Nature Communications》在线发表了重庆大学物理学院胡自翔教授团队联合上海交通大学、中国科学院物理研究所、复旦大学等单位完成的重要研究成果，论文题为“Cascade of even-denominator fractional quantum Hall states in mixed-stacked multilayer graphene”。该工作在混合堆垛五层石墨烯（ABCBC‑5LG） 中首次观测到一系列稳定的偶数分母分数量子霍尔态级联，为非阿贝尔准粒子探测与拓扑量子计算提供了全新实验平台。
分数量子霍尔效应是凝聚态物理中极具代表性的强关联拓扑物态，其中偶数分母分数量子霍尔态因可能承载非阿贝尔准粒子，被视为实现拓扑量子计算的核心体系。然而，传统砷化镓等体系中这类态稳定性差、调控难度大，长期制约相关研究进展。胡自翔教授团队与合作者聚焦非中心对称的ABCBC混合堆垛五层石墨烯，该结构兼具二次与三次能带色散，层内极化电场丰富，朗道能级易发生杂交与交叉，为稳定强关联分数量子态提供了独特优势。在18特斯拉强磁场与14毫开尔文极低温条件下，团队首次在零级朗道能级内观测到ν=−5/2、−7/2、−9/2、−11/2、−13/2的完整偶数分母分数量子霍尔态级联，并可通过垂直位移电场实现连续调控。研究表明，位移场可驱动朗道能级交叉，触发偶数分母态、奇数分母态、复合费米液体与磁布洛赫态之间的连续量子相变。数值计算支持这些态具有Moore‑Read型Pfaffian /anti-Pfaffian拓扑序，为区分非阿贝尔拓扑序提供了清晰实验依据。与常规石墨烯体系相比，混合堆垛结构展现出更强的朗道能级混合效应，使偶数分母态在更高填充因子下保持稳定，且仅通过静电门即可实现拓扑相原位开关。
该成果由重庆大学胡自翔教授、上海交通大学陈国瑞教授、中国科学院物理研究所刘广同研究员共同通讯，重庆大学为该工作的理论通讯单位，博士研究生蒋晨鑫为共同第一作者，博士研究生叶丹参与理论计算。理论研究工作得到国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费等项目资助，依托西南理论物理中心完成关键理论计算与数据分析。此项突破不仅刷新了多层石墨烯中稳定偶数分母分数量子霍尔态的填充因子纪录，更建立了混合堆垛范德华材料作为研究强关联拓扑物态的通用新平台，为后续非阿贝尔统计直接探测、拓扑量子器件原型开发等关键方向奠定坚实基础。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-73155-4
