凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理
[提交于 2025年6月30日
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标题: 半导体-超导体混合结构中的马约拉纳零模:通过马约拉纳分裂在短而无序的纳米线中定义拓扑性
标题: Majorana zero modes in semiconductor-superconductor hybrid structures: Defining topology in short and disordered nanowires through Majorana splitting
摘要: 马约拉纳零模(MZMs)是1D拓扑超导体末端的束缚中间隙激发,必须成对出现。如果这对中的两个MZMs通过距离远大于它们各自的局域化长度而充分分离,则MZMs表现出非阿贝尔任意子,可以通过编织来进行容错的拓扑量子计算。在这种“拓扑”区域中,即分离的MZMs,它们的重叠呈指数级小,导致马约拉纳分裂呈指数级小,从而使得MZMs能够通过超导能隙进行拓扑保护。然而在实际实验样品中,无序的存在以及1D线的有限长度大大复杂化了情况,导致定义“拓扑性”时存在歧义,因为在短长度的无序线中,两个端模式之间的马约拉纳分裂可能并不一定很小。我们通过计算实验相关的短无序线中的分裂,并明确研究“指数保护”约束在无序、线长度和其他系统参数方面的适用性来理论研究这种情况。我们发现指数区域受到高度限制,并且在无序程度略低于拓扑超导能隙时被抑制。我们提供了详细的结果,并讨论了我们的理论对当前在超导-半导体混合平台中寻找MZMs的实验研究的意义。
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