Effet Hall quantique fractionnaireL'effet Hall quantique fractionnaire (en anglais, fractional quantum Hall effect : FQHE) est une version en mécanique quantique de l'effet Hall, mise en évidence dans les années 1980 par Horst Störmer et Daniel Tsui et explicitée par Robert B. Laughlin, co-lauréats du prix Nobel de physique de 1998. Lorsque le FQHE apparaît dans un système, celui-ci semble composé de particules possédant une fraction de la charge élémentaire. Le FQHE survient dans un gaz d'électrons bi-dimensionnel, lesquels sont en forte interaction.
Particule de MajoranaEn physique des particules, une particule de Majorana ou fermion de Majorana est un fermion qui est sa propre antiparticule. Ces particules sont nommées en hommage au physicien Ettore Majorana, qui a proposé ce modèle en établissant l'équation qui porte son nom. Ce terme est parfois utilisé en opposition aux particules de Dirac (ou fermions de Dirac) qui ont une antiparticule différente d'elles-mêmes. En 1928, Paul Dirac publie l'article qui contient l'équation de Dirac.
AnyonEn physique quantique, un anyon est un type de particule propre aux systèmes à deux dimensions. Ni boson ni fermion, l'anyon en est une généralisation. Prédits et théorisés depuis plus de quatre décennies, les premières preuves expérimentales de l'existence des anyons ne datent que de 2020. Le concept d'anyon est utile lorsqu’on s’intéresse à un système à deux dimensions tel que le graphène ou l’.
FractionalisationEn physique, la fractionalisation est le phénomène par lequel les quasiparticules d'un système ne peuvent être construites comme les combinaisons de ses constituants élémentaires. Un exemple important et parmi les premiers trouvés est celui de l'effet Hall quantique fractionnaire. Dans ce cas, les particules constitutives sont des électrons, mais les quasiparticules ont une charge électrique qui est une fraction de celle d'un électron. La fractionalisation peut être comprise comme un déconfinement des quasiparticules qui, ensemble, forment un constituant élémentaire.
Topological quantum computerA topological quantum computer is a theoretical quantum computer proposed by Russian-American physicist Alexei Kitaev in 1997. It employs quasiparticles in two-dimensional systems, called anyons, whose world lines pass around one another to form braids in a three-dimensional spacetime (i.e., one temporal plus two spatial dimensions). These braids form the logic gates that make up the computer. The advantage of a quantum computer based on quantum braids over using trapped quantum particles is that the former is much more stable.
Quantum spin liquidIn condensed matter physics, a quantum spin liquid is a phase of matter that can be formed by interacting quantum spins in certain magnetic materials. Quantum spin liquids (QSL) are generally characterized by their long-range quantum entanglement, fractionalized excitations, and absence of ordinary magnetic order. The quantum spin liquid state was first proposed by physicist Phil Anderson in 1973 as the ground state for a system of spins on a triangular lattice that interact antiferromagnetically with their nearest neighbors, i.
Topological orderIn physics, topological order is a kind of order in the zero-temperature phase of matter (also known as quantum matter). Macroscopically, topological order is defined and described by robust ground state degeneracy and quantized non-Abelian geometric phases of degenerate ground states. Microscopically, topological orders correspond to patterns of long-range quantum entanglement. States with different topological orders (or different patterns of long range entanglements) cannot change into each other without a phase transition.
GraphèneLe graphène est un matériau bidimensionnel cristallin, forme allotropique du carbone dont l'empilement constitue le graphite. Cette définition théorique est donnée par le physicien en 1947. Par la suite, le travail de différents groupes de recherche permettra de se rendre compte que la structure du graphène tout comme ses propriétés ne sont pas uniques et dépendent de sa synthèse/extraction (détaillée dans la section Production).
Théorème spin-statistiqueLe théorème spin-statistique relie le spin d'une particule et le type de statistique qu'elle suit. Selon lui, les particules de spin entier sont des bosons, alors que les particules de spin demi-entier sont des fermions. Le théorème spin-statistique est le théorème selon lequel, dans un espace tridimensionnel, les particules élémentaires de spin demi-entier obéissent à la statistique de Fermi-Dirac ; et celles de spin entier, à la statistique de Bose-Einstein. La théorème n'est pas valable en une ou deux dimensions.
Séparation spin-chargeEn physique de la matière condensée, la séparation spin-charge est un comportement inhabituel de l'électron qui se produit dans certains matériaux sous certaines conditions. Dans ces situations, la particule élémentaire se divise en trois quasi-particules : le , l' et le chargeon (ou son antiparticule, le holon). Théoriquement, l'électron est toujours considéré comme un état lié des trois avec le spinon portant le spin, l'orbiton caractérisant l'orbitale atomique et le chargeon portant la charge électrique, mais dans certaines situations, les quasi-particules peuvent être et se comporter en particules indépendantes.
Physique de la matière condenséeLa physique de la matière condensée est la branche de la physique qui étudie les propriétés microscopiques et macroscopiques de la matière dans un état dit « condensé ». Ce terme doit être entendu par opposition à d'autres états de la matière, plus dilués, tels que l’état gazeux et les plasmas, ou encore par opposition à l’étude des atomes ou molécules isolés ou peu nombreux. Son objet d’étude consiste donc principalement dans les solides, ce qui explique que cette branche de la physique a longtemps été désignée par le terme de « physique des solides ».
FermionEn physique des particules, un fermion (nom attribué par Paul Dirac d'après Enrico Fermi) est une particule de spin demi-entier (c'est-à-dire 1/2, 3/2, 5/2...). Elle obéit à la statistique de Fermi-Dirac. Un fermion peut être une particule élémentaire, tel l'électron, ou une particule composite, tel le proton, ou toutes leurs antiparticules. Toutes les particules élémentaires observées sont soit des fermions, soit des bosons (l'hypothétique matière noire, encore non observée en , n'est actuellement pas catégorisée).
Trou d'électronEn physique du solide, un trou d'électron (habituellement appelé tout simplement trou) est l'absence d'un électron dans la bande de valence, qui serait normalement remplie sans le trou. Une bande de valence remplie (ou presque remplie) est une caractéristique des isolants et des semi-conducteurs. Le concept de trou est essentiellement une façon simple d'analyser le mouvement d'un grand nombre d'électrons en traitant cette absence d'électron comme une quasi-particule. Les trous sont dus à l'interaction des électrons avec le réseau cristallin.
Effet Hall quantique entierL'effet Hall quantique entier est une version en mécanique quantique de l'effet Hall mise en évidence en 1980 par le physicien allemand Klaus von Klitzing. Cette découverte a eu d'importantes applications dans le développement des semi-conducteurs et en métrologie, notamment dans la détermination de la constante de structure fine.
Charge électriqueLa charge électrique est une propriété fondamentale de la matière qui lui permet d'interagir par le biais de champs électromagnétiques. Il s'agit d'une grandeur scalaire, qui joue pour l'interaction électromagnétique le même rôle que la masse pour l'interaction gravitationnelle. Toutefois, contrairement à cette dernière, il existe deux types de charges électriques que l'on distingue par leurs signes positif ou négatif. Des charges de même signe se repoussent, tandis que celles de signes opposés s'attirent.
Charge élémentaireEn physique, la charge élémentaire est la charge électrique d'un proton ou, de façon équivalente, l'opposé de la charge électrique d'un électron. Elle est notée e et s'exprime en coulombs (), ou en dans le Système international d'unités. Elle a été mesurée pour la première fois en par le physicien américain Robert A. Millikan (-). Lors de sa 26 réunion le 16 novembre 2018, la conférence générale des poids et mesures (CGPM) décide qu'à compter du , la charge élémentaire, notée e, sera exactement égale à : e = .
Particules indiscernablesLes particules indiscernables ou particules identiques sont des particules qui ne peuvent être différenciées l'une de l'autre, même en principe. Ce concept prend tout son sens en mécanique quantique, où les particules n'ont pas de trajectoire bien définie qui permettrait de les distinguer l'une de l'autre. Les particules indiscernables peuvent être soit des particules élémentaires telles que l'électron ou le photon, ou des particules composites - neutron, proton - ayant le même état interne.
Charge de couleurEn physique des particules, la charge de couleur est une propriété des quarks et des gluons, reliée à l'interaction forte, dans le contexte de la chromodynamique quantique. Il est à noter que la « charge de couleur » des quarks et des gluons n'a aucun rapport avec un aspect visuel de la couleur. Le choix du terme couleur est due à une analogie reliant la charge responsable de l'interaction forte entre des particules aux couleurs primaires qui ont été définies pour décrire la vision humaine : rouge, vert, et bleu.
SpinonLes spinons sont l'une des trois quasi-particules, avec les chargeons et les orbitons, qui résultent de la division des électrons contenus dans les solides au cours du processus de séparation spin-charge, se produisant lorsqu'ils sont extrêmement confinés et à des températures proches du zéro absolu. L'électron peut toujours être théoriquement considéré comme un état lié des trois quasi-particules, avec le spinon portant le spin de l'électron, l'orbiton caractérisant l'orbitale atomique et le chargeon portant la charge électrique, mais dans certaines conditions ils peuvent se comporter comme des particules indépendantes.
Bilayer grapheneBilayer graphene is a material consisting of two layers of graphene. One of the first reports of bilayer graphene was in the seminal 2004 Science paper by Geim and colleagues, in which they described devices "which contained just one, two, or three atomic layers" Bilayer graphene can exist in the AB, or Bernal-stacked form, where half of the atoms lie directly over the center of a hexagon in the lower graphene sheet, and half of the atoms lie over an atom, or, less commonly, in the AA form, in which the layers are exactly aligned.
