在低温和高磁场中，二维系统的行为不再受电子动能的控制。相反，它是由电子与电子或空穴与空穴的相互作用所驱动的，这导致了奇异的量子现象，如分数量子霍尔效应。当载流子只填充了一小部分能级或轨道时，通常会观察到这种状态。通常，分数有一个奇数分母，虽然罕见的偶数分母状态偶尔会出现在更高的填充水平(例如5/2)，但它们的起源仍不清楚。

现在，普林斯顿大学的Chengyu Wang和他的同事报告了在二维砷化镓(GaAs)材料中出现了一个意想不到的偶数分母状态，这可能有助于确定这些罕见状态的起源。

研究人员通过在两层砷化铝之间夹入一个20nm厚的GaAs层来创建量子阱。他们设计了量子阱的能带隙以限制高密度的空穴，这些空穴在二维GaAs中的相互作用比电子更强烈。将样品冷却至约20毫开尔文后，研究人员测量了器件的电阻，同时改变了载流子的密度和磁场强度，这决定了GaAs层的填充因子。在对应于3/4填充因子的条件下，他们观察到了一组特定的电阻——沿电流方向的局部最小值和垂直方向的平台，从而证实了这种罕见的偶数分母状态的存在。

Wang和他的同事们怀疑3/4状态来自于磁通量、电子和空穴间的相互作用，但他们表示需要进一步的研究才能完全理解这种状态。最终，更好的理解它们可能会导致出现在容错拓扑量子计算方面的应用。（编译:Qtech）