以铁基纳米线为平台，探索对Majorana零模的操控 | 刘鑫、刘东、张富春等NSR

知社学术圈 2022-10-13

The following article is from 中国科学杂志社 Author 《国家科学评论》

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近日，《国家科学评论》（National Science Review, NSR）刊发了华中科技大学刘鑫教授研究团队，清华大学刘东教授和中国科学院大学卡弗里理论科学研究所张富春教授合作研究成果，该研究以铁基超导体为平台，提出了对Majorana涡旋态的耦合操控方案。

目前，对铁基超导体中马约拉纳零模的实验研究主要集中在涡旋中的零偏电导峰值信号。设计可调谐的马约拉纳平台将是探索其非阿贝尔统计特性和在容错拓扑量子计算方向的潜在应用的重要一步。这其中的重大挑战之一是马约拉纳零模的位置。它通常位于涡旋中心，因此很难实现编织操作。

在该研究中，研究者提出了一个基于铁基超导纳米线的改良平台，其中马约拉纳波函数在涡旋中心和薄纳米线的边缘都有分布。

铁基超导纳米线中的Majorana涡旋态。(a) 铁基超导纳米线示意图；(b) 细纳米线中的拓扑相变；(c~d) 拓扑相变附近最低能态的能谱和波函数变化；(e) 细纳米线中分布于边缘的Majorana涡旋态

马约拉纳零模在纳米线边缘的有限分布使我们能够通过可调谐的半导体结构将它们连接起来，从而实现不同马约拉纳零模之间的可控耦合和可操纵的马约拉纳零模编织操作。

Majorana零模的耦合。(a) 两纳米线连接示意图；(b~c) 控制Majorana涡旋态耦合前后的能谱和波函数变化；(d~e) 控制Zeeman场诱导的Majorana边缘态耦合前后的能谱和波函数变化。

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