伍伦贡大学超导和电子材料研究所(ISEM)的研究团队近日攻克了一项困扰量子领域40年的难题，为开发无能量损耗的下一代电子设备开辟了新路径。该研究由杰出教授王晓林与M Nadeem博士共同领导，联合博士生Syeda Amina Shabbir及Frank Fei Yun博士，成果发表于《先进材料》杂志。研究团队通过引入熵工程技术，成功实现了量子异常霍尔(QAH)效应，这一突破性设计理念有望重塑全球能源利用格局。

研究聚焦于单原子厚度磁性材料的量子行为调控。团队创新性地混合四种金属原子，利用随机原子排列重塑电子结构，形成拓扑带隙。这种结构使电流沿材料边缘无干扰流动，实现零能量损耗传输，被王晓林教授形容为“电力高速公路”。熵工程通过调控材料内部随机性，为设计高性能量子材料提供了全新工具。Nadeem博士指出：“熵驱动设计不仅优化了电子带结构，更确保了边缘态传导的稳定性，这对现实量子应用至关重要。”

该成果具有广泛的应用前景：从解决电子设备过热问题的手机、电脑，到构建更快速的医学成像系统;从推动量子计算机实用化，到开发可储存数周电量的储能装置。此外，研究还推动了自旋无间隙半导体这一新型材料的发展。王晓林教授强调：“这项突破标志着我们在节能、可扩展量子器件领域取得重大理论进展，为新型量子物理与器件研究开辟了新方向。”团队正探索将熵工程应用于更多二维量子材料设计，以加速技术转化。

更多信息： Syeda Amina Shabbir 等，《通过熵工程实现稳健量子异常霍尔效应的调控》，《先进材料》(2025)。期刊信息： 先进材料