三维量子霍尔效应 (强磁场)量子霍尔效应通常发生在二维系统，探索如何在三维实现量子已经有30年历史。理论曾讨论过利用电荷或自旋密度波等去绝缘体态载流子 [哈佛大学Halperin, JJAP 26, 1913 (1987)]，或者堆叠等机制 [Kohmoto et al., PRB 45, 13488 (1992)，首次使用“三维量子霍尔效应”这个名词]。但是，这些机制中只是霍尔电导率量子化，并没有真正实现和样品厚度无关的霍尔电导量子化。寻找三维量子霍尔效应的新机制仍是凝聚态物理前沿问题。我们在拓扑半金属中预言了一种三维量子霍尔效应的新机制[唯一通讯作 PRL 119, 136806 (2017)]。拓扑半金属特定表面上的拓扑表面态相当于半个二维电子气 (费米弧电子气.图2粉色和蓝色)。每半个电子气都无法在磁场驱动下做回旋运动，从而没有朗道能级，边界态和量子霍尔效应。我们的新机制是，上下两个表面可以通过Weyl点(图2黑点)隧穿构成一个完整的二维电子气，支持量子霍尔效应。根据测不准原理，Weyl点在动量上无限小，在空间上就无穷大，可以联系相距无穷远的两个面的费米弧电子气（类似虫洞效应，即高维时空奇异点联系低维时空)，从而在三维样品实现霍尔电导量子化。