Jackiw-Rebbi零模：在非马约拉纳体系中实现非阿贝尔编织

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在量子计算领域中，拓扑量子计算是一个重要分支，具有可容错性高等一系列优点。拓扑量子计算非常依赖于量子态的非阿贝尔编织，一种和量子态的非局域性紧密相关的量子统计特性。过去二十年间中，许多研究者对能够在超导序参量系统中实现非阿贝尔编织的一种奇特粒子——马约拉纳费米子，以及这种粒子在零能量时的特例——马约拉纳零模进行研究。

最近，北京大学量子材料科学中心谢心澄教授团队与西安交通大学等单位合作，阐述了实现非阿贝尔编织的一种新途径，即利用拓扑绝缘体中广泛存在的Jackiw-Rebbi零模实现非阿贝尔编织。

Jackiw-Rebbi零模这一概念最早出现在高能物理领域，后延伸至凝聚态物理领域，用以指代拓扑绝缘体边缘处受拓扑保护的零能模。与马约拉纳零模相比，Jackiw-Rebbi零模不具有自共轭特性，因此不需要粒子空穴对称性的保护，可以出现在非超导体系中。

该工作中，研究者在量子自旋霍尔绝缘体中构建出Jackiw-Rebbi零模，并确认这种零模会导致倍频Aharonov-Bohm效应，可以在无需超导的情况下展现出非阿贝尔编织特性，而马约拉纳零模可被视作Jackiw-Rebbi零模在具有粒子空穴对称性时的特例。

(a) 实现Jackiw-Rebbi零模非阿贝尔编织的十字形纳米线结构；(b) 波函数演化的数值计算结果，展现了Jackiw-Rebbi零模的非阿贝尔编织特性。

研究者还发现，在简并度被破坏时，Jackiw-Rebbi零模会展现出马约拉纳零模所不具备的融合规则（fusion rule）连续可调的非阿贝尔编织性质。这种可调特性，以及不依赖于超导、能隙较大等优点，都可能为拓扑量子计算提供新的思路。

相关结果以“Double-frequency Aharonov-Bohm effect and non-Abelian braiding properties of Jackiw-Rebbi zero-mode”为题发表于《国家科学评论》(National Science Review，NSR)，北京大学量子材料科学中心博士研究生吴宜家为第一作者，谢心澄教授和西安交通大学刘杰副教授为通讯作者，其他合作者还包括北京师范大学刘海文研究员和苏州大学江华教授。

点击“阅读原文”阅读论文原文。

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