Majorana qubit rotations in microwave cavities
马约拉纳束缚态已经被提出作为量子比特的构建块，在量子比特上可以使用编织以拓扑保护的方式执行某些操作。然而，这些受保护操作的集合不足以实现通用的量子计算。我们证明了微波腔中的电场可以在相邻的Majorana束缚态之间引起Rabi振荡。这些振荡可以用来实现额外的单量子位门。再加上一个编织操作，这个门可以执行任意的单量子比特操作。
2013-03-07 cond-mat.mes-hall
Rabi and Ramsey oscillations of a Majorana qubit in a quantum dot-superconductor array
本研究提出在量子点-超导体阵列中通过模拟拉比和拉姆齐振荡构建马约拉纳量子比特，纳入现实效应后证明大能隙马约拉纳量子比特性能优于小能隙及传统电荷量子比特，还引入量子电容读取法，为相关实验铺路。
2025-02-12 cond-mat.mes-hall
Dynamics of Majorana-based qubits operated with an array of tunable gates
我们研究的动力学马约拉纳零模式穿梭通过局部调谐的电化学电位在超导导线。通过对微观晶格模型进行随时间变化的模拟，我们发现与移动的Majorana模式相关的非绝热修正可以通过一个简单的Landau-Zener描述定量捕获。我们进一步模拟了一个特定的量子位设计中的拉比振荡协议，在一个单一的线中有四个马约拉纳零模式，并量化了在这种设置中执行量子位操作的时间尺度上的约束。我们的模拟利用马约拉纳表示的系统，这大大简化了模拟超导体在平均场水平。
2018-06-02 cond-mat.mes-hall
Four-Majorana qubit with charge readout: dynamics and decoherence
我们提出了一个基于马约拉纳的量子比特的理论分析，由两个拓扑超导岛通过约瑟夫森结连接。量子比特由静电门操作，静电门控制四个马约拉纳零模式中的两个的耦合。在操作结束时，以电荷为基础执行读出。即使这些操作没有拓扑保护，所提出的实验也可能揭示马约拉纳设备中奇偶自由度的相干性，并作为迈向拓扑马约拉纳量子比特的第一步。我们详细讨论了电荷稳定性图及其用于表征器件参数的用途，包括马约拉纳边缘状态的重叠。我们描述了系统的多层次的光谱特性，并提出了一个详细的研究其控制的相干振荡，以及退相干耦合到一个非马尔可夫环境。特别是，我们研究了一个门控协议，库仑阻塞和transmon制度之间的转换产生相干振荡的量子比特状态由于重叠的马约拉纳模式。我们表明，除了波动的马约拉纳耦合，相当大的测量误差可能会积累在转换间隔时，在超导岛的静电波动。这些结果也是相关的几个建议的实现拓扑量子位依赖于读出基于电荷检测。
2018-07-16 cond-mat.mes-hall
Entangling Spins in Double Quantum Dots and Majorana Bound States
我们研究了在双量子点中实现的单重态-三重态量子比特与由空间分离的Majorana束缚态实现的拓扑量子比特之间的耦合。我们证明了单重态-三重态量子比特可以用于读出拓扑量子比特，并补充不能通过编织马约拉纳束缚态来执行的门操作。此外，我们将我们的设置扩展到单重态-三重态和拓扑混合量子比特的网络，为可扩展的容错量子计算铺平了道路。
2019-02-26 cond-mat.mes-hall
Probing nontrivial fusion of Majorana zero modes via near-adiabatic coupling
本文提出一种近绝热耦合探测方案，用于马约拉纳零模的非平凡融合，避免电荷振荡复杂性，并从确定宇称初态中提取非绝热跃迁与宇称破坏信息。
2025-07-17 cond-mat.mes-hall
Encrypting Majorana Fermions-qubits as Bound States in the Continuum
我们从理论上研究了一个拓扑Kitaev链连接到一个双量子点（QD）设置与金属铅杂交。在这个系统中，我们观察到两个惊人的现象的出现：（i）一个解密的马约拉纳费米子（MF）量子比特记录在一个单一的量子点，这是可检测的电导测量由于非对称MF量子比特泄漏到量子点的状态;（ii）加密量子比特记录在两个量子点时，泄漏是对称的。在这样的制度中，我们有一个类似密码学的表现，因为MF量子比特成为连续体中的束缚态，这在电导实验中是检测不到的。
2017-07-18 cond-mat.mes-hall
Protocol for reading out Majorana vortex qubit and testing non-Abelian statistics
非阿贝尔统计的成功检验不仅是基础物理学的一个里程碑，而且为拓扑量子计算提供了一个量子门操作。一个准确而有效的拓扑量子比特读出方案是实验证实非阿贝尔统计的重要一步。在目前的工作中，我们提出了一个协议，读出的量子态的一个拓扑超导岛上的马约拉纳涡旋量子比特。该协议由四个马约拉纳零模被困在库仑阻塞拓扑超导体的二维表面上的空间分离的涡核。我们提出的测量是通过一对弱耦合的马约拉纳模式分别与两个正常的金属引线接触来实现的，读出是通过观察栅极电压的电导峰位置来实现的。利用该协议，我们可以进一步检验二维平台上Majorana零模的非阿贝尔统计量。马约拉纳量子比特的成功读出是走向拓扑量子计算未来应用的关键一步。此外，这种库仑阻塞装置可以区分涡核中的Majorana零模和Caroli-de Gennes-Matricon模。
2019-11-24 cond-mat.mes-hall
Probing Majorana localization of a phase-controlled three-site Kitaev chain with an additional quantum dot
该研究在半导体量子点中实现两站点和三站点Kitaev链，调谐至零能马约拉纳模式出现的甜点，通过磁场和甜点选择控制超导相位并表征激发谱，耦合额外量子点证实马约拉纳模式高质量，为研究其局域化提供平台。
2025-04-18 cond-mat.mes-hall
Quantum Computing with Majorana Kramers Pairs
我们提出了一个通用的门集作用于一个量子比特形成的库仑阻塞的时间反转不变的拓扑超导岛的退化基态与空间分离的马约拉纳Kramers对：“马约拉纳Kramers量子比特”。所有的门操作都是通过将Majorana Kramers对耦合到传统的超导导线来实现的。有趣的是，在这种全超导装置中，引线的能隙提供了另一层保护，使其免受准粒子中毒的影响，而与岛充电能量无关。此外，没有强磁场--这通常会减少岛的超导能隙大小--表明我们的量子比特对由于热激发引起的准粒子中毒具有独特的鲁棒性。因此，Majorana Kramers量子比特应该受益于延长的相干时间，并可能为基于Majorana的量子计算机提供替代路线。
2018-07-17 cond-mat.mes-hall
Lifetime of Majorana qubits in Rashba nanowires with non-uniform chemical potential
我们研究的拓扑量子比特的寿命的基础上马约拉纳束缚态托管在一维Rashba纳米线（NW）与邻近诱导的超导性和非均匀的化学势所需的操作和读出。如果附近的门局部地调整化学势，使得NW的一部分处于平凡相，则可以出现Andreev束缚态（ABS），其位于拓扑相和平凡相之间的界面处，能量显著小于间隙。这种亚能隙态的出现强烈地降低了有限温度下的马约拉纳量子比特的寿命，这是由于局部扰动可以激发系统进入这些ABS。使用Keldysh形式主义，我们研究了这样的激发引起的波动电荷在电容耦合门和计算相应的马约拉纳寿命由于热噪声，这是远远短于那些在纳米线均匀的化学势。
2018-07-20 cond-mat.mes-hall
Probing the Antisymmetric Fano Interference Assisted by a Majorana Fermion
由于Fano效应是一种隧道路径竞争电子输运的干涉现象，它成为捕捉凝聚态系统中Majorana费米子指纹的探针。在这项工作中，我们受益于这一机制，提出了一个由两个量子点组成的Aharonov-Bohm干涉仪，其中一个耦合到Majorana束缚态，该束缚态连接到拓扑相位内的半无限Kitaev线的一个边缘。通过改变费米能量的铅和对称失谐的水平的点，我们表明，相反的法诺制度导致的透射率，其特征在于由不同的导电和绝缘区域，这是一个孤立的马约拉纳准粒子的指纹。此外，我们表明，作为失谐量的函数的透射率的最大波动是半无限的线的一半，而它对应于一个有限的系统的单位。这里提出的设置构成了一个替代的实验工具来检测马约拉纳激发。
2014-11-08 cond-mat.mes-hall
Majorana-induced DC Shapiro steps in topological Josephson junctions
Majorana束缚态非阿贝尔性质的证明是走向拓扑量子计算的关键一步。本文从理论上研究了拓扑约瑟夫森结的电流-电压特性中的Majorana熔合规则。该结建立在U形量子自旋霍尔边缘上，并拥有由四个MBS形成的马约拉纳量子位。由于马约拉纳融合规则，相邻MBS之间的边间和边内耦合在马约拉纳量子比特的旋转轴上提供两个正交分量。我们表明，超导体的相位差和马约拉纳量子比特的动力学的相互作用支配约瑟夫森效应。引人注目的是，我们确定连续跳跃的结两端的电压增加直流电流偏置，而无需外部交流驱动。它的作用被马约拉纳量子比特的内在拉比振荡所取代。这种现象，DC夏皮罗步骤，是一种表现的非平凡的融合规则的MBS。
2020-06-10 cond-mat.mes-hall
Probing Majorana fermions in the tunneling spectra of a resonant level
Majorana物理的无标度识别是一个突出的问题，其解决方案可以使拓扑量子计算成为可能。我们开发了一种数值方法来处理有限尺寸超导链支持马约拉纳费米子，这是基于迭代应用的两个网站Bogoliubov变换。我们证明了该方法的适用性，通过研究一个附加到超导体的谐振水平受到外部扰动。在拓扑阶段，我们表明，一个单一的共振能级的光谱允许区分峰来自马约拉纳物理从近藤共振。
2013-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Generating Majorana qubit coherence in Majorana Aharonov-Bohm interferometer
提出了一种由两个拓扑超导链（TSC）组成的Aharonov-Bohm干涉仪来产生相干的Majorana量子比特，每个量子比特由两个具有确定费米子宇称的Majorana零模（MZM）组成.我们得到了广义精确主方程及其解，并研究了MZM量子比特态在各种操作下的实时动力学。我们证明，通过调整的磁通量，退相干率可以修改显着，可以产生无耗散MZM。通过向引线施加偏置电压，可以操纵MZM量子比特相干性并产生几乎纯的Majorana量子比特叠加态。此外，具有不同费米子宇称的MZM量子位之间的宇称翻转可以通过控制引线与TSC之间的耦合来实现。
2021-02-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing Majorana bound states via counting statistics of a single electron transistor
我们提出了一种探测马约拉纳束缚态（MBSs）在纳米线通过计数统计附近的电荷检测器的形式的单电子晶体管（SET）的方法。我们考虑了探测器与纳米线一端相邻MBS之间的局部耦合和与另一端MBS的非局部耦合对计数统计的影响。我们发现，Fano因子和偏置电流的对称SET配置中的MBSs的情况下，或耦合到一个费米子状态时，最小化。然而，在MBS存在的情况下，操作的最小点明显地移位到在漏极处具有比在源极处更高的隧道速率的非对称SET配置。即使改变两个MBS之间的非局域耦合和配对能量，该特征也会持续存在。我们希望这些MBS引起的位移可以用现有的技术进行实验测量，并可以作为MBS的重要签名。
2015-06-08 cond-mat.mes-hall
Majorana Qubit Readout Using Longitudinal Qubit-Resonator Interaction
我们提出了一种基于参数调制的Majorana束缚态与共振器之间的纵向相互作用的量子非破坏Majorana量子比特读出协议。可以通过可调谐隧道势垒的微波频率栅极电压或通量控制来调制相互作用。量子位-谐振器耦合是指数精度的量子非破坏性，这是从马约拉纳零模式的拓扑性质继承的属性。用于单量子位读出的相同机制也可以扩展到执行多量子位测量，并用于制定远程纠缠门。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dispersive readout of Majorana qubits
我们分析了基于色散耦合到谐振器的Majorana量子比特的读出方案。我们考虑两种变体的马约拉纳量子比特：马约拉纳transmon和马约拉纳盒量子比特。在这两种情况下，量子位-谐振器相互作用可以在合理的系统参数下在MHz范围内产生相当大的色散位移，从而允许高保真度的亚微秒读出。对于Majorana transmons，用于读出的光-物质相互作用明显地保持了Majorana宇称，这导致了量子非破坏（QND）读出的概念比传统的电荷量子比特更强。相比之下，马约拉纳盒量子比特仅在谐振器失谐较大的色散极限下恢复近似QND读出机制。我们还比较了色散读出纵向读出的马约拉纳盒量子比特。我们表明，后者提供了更快，更高保真度的读出合理的参数，同时具有明显的QND的额外优势，因此可能被证明是一个更好的读出机制，这些系统。
2020-11-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing Majorana-like states in quantum dots and quantum rings
工程手性$p$波超导半导体结构提供了迷人的方式来获得和研究马约拉纳模式在凝聚态的背景下。本文从理论上研究了量子点和量子环中的手征$p$波超导电性。使用解析和数值方法，我们计算了这些结构中的准粒子激发谱和相应的激发振幅和电荷密度。在拓扑结构中，我们可以观察到量子点和量子环中的手征边缘模，它们局域在边界上，具有有限的能量。通过施加从量子环中排出的磁场，但其产生的通量是$Φ_0/2=π\hbar/e$的奇数倍，马约拉纳模式，即具有零能量和零电荷密度的（近似）简并边缘模式，在拓扑机制中成为可能。此外，我们调查有限尺寸的影响，分裂这些退化的边缘模式，以及渗透到超导区域的磁场的效果，在某些情况下仍然可以支持边缘模式与近似为零的能量和电荷。
2015-04-14 cond-mat.mes-hall
Scaling of qubit coherence in quantum dot based Majorana chains: Rabi and Ramsey oscillations of Majorana qubits formed by four and six quantum dots
University of Florida（佛罗里达大学）；University of Maryland（马里兰大学）
本文研究四点与六点量子点马约拉纳链量子比特的拉比和拉姆齐相干时间，发现更长的链是更好的量子存储器，但未必是更好的可操控量子比特。
2026-09-23 cond-mat.mes-hall
Probing the non-Abelian fusion of a pair of Majorana zero modes
本研究通过实时模拟探究一对马约拉纳零模的非阿贝尔融合，提出利用量子点在近绝热极限下逐渐耦合或融合后突然耦合结合连续弱测量，通过检测电荷变化与特征频率来推断两种融合结果的共存。
2024-02-16 cond-mat.mes-hall
Proposal for Coherent Coupling of Majorana Zero Modes and Superconducting Qubits Using the 4 pi-Josephson Effect
我们建议使用辅助通量量子比特与拓扑一维线托管的Majorana量子比特相互作用。耦合是使用马约拉纳量子比特控制的4 π约瑟夫森效应来通量偏置磁通鎓量子比特而获得的。我们演示了如何使用这种耦合来灵敏地识别拓扑超导性，测量Majorana量子比特的状态，构建2-量子比特操作，并实现具有拓扑保护的量子存储器。
2013-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coherent manipulation of a Majorana qubit by a mechanical resonator
我们提出了一个混合系统组成的马约拉纳量子比特和纳米机械谐振器，实现了自旋轨道耦合超导纳米线，使用一组静态和振荡铁磁门。铁磁门在纳米线中诱导马约拉纳束缚态，其杂化并构成马约拉纳量子比特。由于这些门之一的振荡，马约拉纳量子比特可以相干旋转。通过调节栅极电压来调制局部自旋轨道耦合，可以达到量子位振荡器系统的共振，以获得相对较强的耦合。
2015-08-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Directly probing the chirality of Majorana edge states
我们提出利用偏振选择性光子吸收直接探测二维拓扑超导体中Majorana边态的手征性。当用圆偏振光照射圆盘几何的二维拓扑超导体时，只有当光的偏振与角动量守恒所要求的马约拉纳边缘态的手征性相匹配时，光子才能激发准粒子。因此，可以通过测量光子吸收率来获得Majorana边缘态的手性。我们表明，偏振选择性光子吸收也可以作为一个吸烟枪的证据手性马约拉纳边缘模式。我们的结果为探测、研究和操纵手征Majorana边态提供了一条新的途径。
2021-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Implementation of single-qubit gates via parametric modulation in the Majorana transmon
我们提出了一种基于电压门的方法来控制马约拉纳transmon，使用正弦调制的感应偏移电荷$n_g$。工作在transmon制度和瞬时本征态的基础上，我们发现在此协议下，实现可调$X$ - $Z$旋转的时间演化。在实验室坐标系和量子比特旋转坐标系下，对不同单比特门的系统参数进行了优化，得到了小于$\sim2\times 10^{-4}$的量子比特控制误差$1-\mathcal{F}$.除此之外，我们进行的电荷噪声的影响的分析，假设宽带$1/f$加性噪声在$n_g$，无论是自由和驱动的演变。对于自由演化，弛豫和失相速率的微扰计算，获得长的失相时间的毫秒级在系统的甜蜜点。对于驱动的情况下，平均保真度的$X$门通过数值模拟，表现出显着的弹性。
2022-05-27 cond-mat.mes-hall
Failure of protection of Majorana based qubits against decoherence
基于Majorana束缚态的量子比特实现被认为是量子信息处理的有希望的候选者，其固有地对退相干惰性。我们从开放量子系统的角度来检验导致这个猜想的基本的一般论点。事实证明，从基本的角度来看，马约拉纳量子比特和任何量子比特的局部范例一样容易受到退相干的影响。
2012-03-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topological rf-SQUID with a frustrating pi-junction for probing the Majorana Bound State
Majorana束缚态被预测为Kitaev模型的边界态。在这里，我们表明，一个π-约瑟夫森结，插入在一个拓扑非平凡的模型环，维持马约拉纳束缚态，这是强大的本地和非本地扰动。实际的结构可以基于高Tc超导体三晶体结构，类似于用于发现d波序参量的结构。马约拉纳束缚态的存在改变了基态的拓扑非平凡环在一个可测量的方式，相对于一个传统的。
2013-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Decoherence dynamics of Majorana qubits under braiding operations
研究了拓扑超导链（TSC）系统中Majorana量子比特编结操作的退相干动力学，其中编结是通过控制TSC的电子化学势和它们之间的耦合来实现的.通过严格求解Majorana量子比特动力学，我们展示了Majorana量子比特相干性是如何通过在编织操作中两个TSC之间交换Majorana零模（MZM）形成的bogoliubon关联产生的。使用精确的主方程，我们演示了如何MZMs和bogoliubon相关性消散由于电荷波动的控制门在零和有限的温度。因此，马约拉纳量子比特相干性和费米子宇称守恒不能在编织操作期间免受局部扰动。
2019-09-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Proposing one-sided tetrons as topological qubits for Majorana-based quantum computation
West Virginia University（西弗吉尼亚大学）；Clemson University（克莱姆森大学）
提出单侧四元组拓扑量子比特，通过SC主干连接四条马约拉纳线，将端模分裂降低约两个数量级，显著延长宇称寿命，等效于加倍线长。
2026-10-07 cond-mat.mes-hall
Quasiparticle poisoning rate in a superconducting transmon qubit involving Majorana zero modes
由于Majorana零模在容错拓扑量子计算中的应用前景，它一直受到人们的广泛关注。近年来，人们提出了一些利用超导量子比特探测和操纵马约拉纳零模的方案。然而，操纵和读取马约拉纳零模必须保持在准粒子中毒的时间窗口。在这项工作中，我们研究了分裂transmon量子比特中的准粒子中毒问题，该量子比特包含含有Majorana零模的混合约瑟夫森结。我们证明了Majorana耦合将导致宇称混合和4π Josephson效应。此外，我们还得到了依赖于量子位参数的宇称切换率的表达式，并证明了通过量子位设计降低E_J/E_C可以大大抑制准粒子中毒。
2022-11-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing Majorana Flat Bands in Nodal $d_{x^2-y^2}$-wave Superconductors with Rashba Spin-Orbit Coupling
我们发现，在具有$d_{x^2-y^2}$波配对和Rashba自旋轨道耦合的单层或多层节状超导体中，与Majorana平带相关联的Majorana费米子在[110]边以零能量模出现.此外，只要单层或多层超导体的整体反演对称性被破坏，并且在平行于[110]边的面内磁场存在下，Majorana费米子和通常的费米子Andreev束缚态在隧道谱实验中诱导出三峰结构。重要的是，我们表明，零偏压电导峰是由马约拉纳费米子。因此，隧道光谱可以用来探测节状$d_{x^2-y^2}$波超导体中的马约拉纳费米子。
2013-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Probing Majorana Physics in Quantum Dot Shot Noise Experiments
我们考虑了一个量子点与一个拓扑超导体和两个正常导线耦合的系统，研究了系统的输运性质。利用Keldysh路径积分方法，在低能有效理论下研究了电流涨落（散粒噪声）。我们认为，通过量子点的隧穿电导和散粒噪声的组合允许人们区分拓扑（马约拉纳）和非拓扑（例如，Kondo）的零偏压传导峰的起源。具体来说，我们表明，虽然隧道电导可能会表现出零偏置异常由于马约拉纳或近藤物理，散粒噪声是定性不同的马约拉纳零模式的存在。
2015-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum simulation of topological Majorana bound states and their universal quantum operations using charge-qubit arrays
Majorana束缚态由于其在拓扑量子计算中的潜在应用而成为凝聚态研究的热点。在这里，我们利用两个电荷量子比特阵列显式地模拟DIII类一维超导体模型中的马约拉纳端态可以出现。结合一个编织操作，基于马约拉纳的量子位上的通用单量子位操作可以通过阵列末端的两个电荷量子位之间的可控电感耦合来实现。我们进一步表明，以类似的方式，一个受控的非门的两个拓扑量子位可以模拟在四个电荷量子位阵列。虽然目前的方案可能无法真正实现拓扑量子操作，我们阐述了在电荷量子比特阵列的操作确实是强大的某些局部扰动。
2015-03-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamics of Majorana tetron qubits under quasiparticle poisoning
Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma（罗马大学物理系）
该研究针对准粒子中毒下的Majorana四元子量子比特，通过Bloch-Redfield方程推导得到稳态、宇称泄漏率和退相干率的解析表达式，为理解其时域实验数据提供了理论基础。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing dynamics of Majorana fermions in quantum impurity systems
我们研究了金属量子RC电路的导纳与spinful单通道的铅或同样的两个导电自旋极化通道，其中马约拉纳费米子在电荷动力学中起着至关重要的作用。我们解决如何双通道近藤物理和它的紧急马约拉纳出现。单一未屏蔽Majorana模的存在导致非费米液体特征，我们确定了描述费米液体到非费米液体区域的通用交叉函数。值得注意的是，在弱透射和大透射下都出现了相同的普遍形式。我们发现，在非费米液体领域的电荷弛豫电阻强烈增加。我们的研究结果可以测量使用当前的技术假设一个大腔。
2014-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantifying Non-Abelian Stability in Majorana Qubits through Rabi Beating Signatures
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Peking University（北京大学）；Fudan University（复旦大学）
本文提出了一种简单且实验可行的协议，通过将量子点与Majorana双态耦合，利用Rabi振荡来直接检测量子点电荷占据，从而量化Majorana双态的稳定性，同时展示了拍频特征与稳定性偏差之间的线性关系。
2026-06-04 cond-mat.mes-hall
A NOT operation on Majorana qubits with mobilizable solitons in an extended Su-Schrieffer-Heeger model
在拓扑量子计算中，Majorana量子比特与其他量子比特的耦合是信息存储、操作和传输的关键。我们从理论上提出了一种将Majorana量子比特与孤子耦合的方法，这是另一种拓扑杂质，首先在无自旋的Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型中进行了研究。我们提出了一种在互补孤子通过异质结构时对Majorana量子比特进行非操作的方法。基于这两个拓扑杂质，该操作对局部无序是鲁棒的。此外，我们还发现，由于超导邻近引起的规范不变性的破坏，孤子可能携带小数电荷而不是分数电荷$1/2$。
2014-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Probing the existence and dynamics of Majorana fermion via transport through a quantum dot
我们考虑一个实验上可行的装置来证明马约拉纳费米子的存在和相干动力学。传输设置由一个量子点和隧道耦合半导体纳米线，预计在某些条件下产生马约拉纳激发。对于有限偏压下的输运，我们发现，源极和漏极电流的减法可以暴露马约拉纳费米子的本质特征，包括通过栅电压调制点能级的零能量性质。此外，纳米线和量子点之间的马约拉纳费米子的相干振荡动力学通过频谱下降以及显著的零频率噪声增强效应反映在散粒噪声中。重要的参数，例如马约拉纳的相互作用和它的耦合到量子点，可以提取出在实验中使用导出的分析结果。
2012-05-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamical approach to improving Majorana qubits and distinguishing them from trivial bound states
我们研究了一系列的动力学协议，其中包括周期性地驱动量子点耦合到一个假定的纳米线托管马约拉纳零模式（MZMs），以i）减少MZMs之间的杂交，ii）提高相关的$1/f$退相噪声和准粒子中毒的马约拉纳量子比特的相干性，和iii）提供一个明确的测试，以区分Andreev束缚态（ABS）从MZMs。协议基于$draiding$的概念-以高频率重复交换一对Majoranas两次[1]。在这个过程中，交换的马约拉纳算子获得了一个稳健的负号，使得哈密顿算子中的项，在任一算子中是线性的，平均为零。所提出的四种协议通过将量子点耦合到纳米线的末端来实现Draiding。他们被视为使用Floquet理论和数值模拟。的杂交能量和退相干率被证明是减少了几个数量级，根据理论预期，当协议被实施的纳米线上所描述的实验相关参数。在该Floquet设置中计算的隧穿电导揭示了在零电压偏置处变得更加集中的零偏置峰值（ZBP）。当这些协议在支持在ZBP测量中模拟MZM的ABS的纳米线上实现时，量子位相干性$deteriorates$与纳米线支持MZM并且相干性急剧改善的情况形成鲜明对比，从而用作区分MZM与平凡束缚态的动态测试。
2021-12-15 cond-mat.mes-hall
Quasiparticle poisoning of Majorana qubits
基于马约拉纳零模的量子比特是实现拓扑量子计算的一条很有前途的途径。然而，这样的量子比特很容易受到准粒子中毒的影响，而准粒子中毒并不一定是拓扑参数的小粒子。我们研究了与实际器件相关的准粒子中毒的主要来源--非平衡态的能隙上准粒子和平衡态的局域亚能隙态。取决于系统的参数和量子位的结构，这些源中的任一个可以支配量子位退相干。然而，我们发现在相对于天真的估计，在中度无序，浮动马约拉纳群岛的准粒子中毒可以有超过秒的时间尺度。
2020-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Probing Majorana bound states via a pn-junction containing a quantum dot
我们提出了一个替代路线，用于检测马约拉纳束缚态（MBSs）的传输实验相结合的拓扑超导性与量子光学在超导$pn$结包含一个量子点（QD）。我们考虑一个拓扑超导体（TSC）托管两个马约拉纳束缚态在其边界（$n$侧）。在一个有效的低能量模型中，MBS相干隧道耦合到量子点上的自旋分裂电子能级，该量子点靠近其中一个MBS。QD上的孔隧道耦合到正常导电储层（$p$侧）。通过电子-空穴复合，发射出光学范围内的光子，这些光子通过复合的电子具有关于MBS性质的直接信息。使用主方程的方法，我们计算偏振分辨光子发射强度（PEI）。在弱耦合制度之间的MBSs和QD，我们找到了一个分析表达式的PEI，它可以清楚地区分的情况下，以及分离的MBSs在零能量重叠的MBSs。对于分离的MBS，马约拉纳自旋极化由与QD上的两个自旋状态相关联的两个PEI峰的相对宽度给出。对于重叠的MBS，耦合到遥远的（非本地）MBS的发射峰的移位。此外，我们表明，准粒子中毒（QP）的影响PEI急剧改变其散粒噪声从super-Poissonian到sub-Poissonian。在强耦合区，由于自旋混合效应，PEI中出现更多的共振。最后，我们评论如何使用马约拉纳纳米线实现我们的建议。
2022-12-01 cond-mat.mes-hall
Non-adiabatic processes in Majorana qubit systems
我们研究了在具有邻近感应超导性的一维半导体导线中操纵Majorana量子比特时发生的非绝热过程。马约拉纳量子比特通常受到激发间隙的保护。然而，在有限的速度进行的操作可以引入退相干和重整化效应。虽然对于缓慢的操作来说，这些效应是指数级的小，但它们很重要，因为它们可能构成最终的退相干机制。此外，由于绝热拓扑操纵不能产生通用的量子门集合，因此非绝热操纵可能是执行量子计算所必需的。
2013-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
1D Error Correcting Code for Majorana Qubits
虽然Majorana平台是实现拓扑量子计算的有前途的途径，但它们仍然容易受到来自热噪声和其他来源的误差的影响。我们表明，马约拉纳量子比特的错误率可以大大减少使用1D重复码。该码的成功是由于相位误差率和翻转误差率之间的不平衡。我们演示了如何重复代码可以自然地构建从部分的马约拉纳纳米线。我们发现最佳的寿命可以从毫秒延长到超过一秒。
2020-01-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum spin chains and Majorana states in arrays of coupled qubits
考虑了几种量子位间耦合的设计。结果表明，通过约瑟夫森耦合和电容耦合的组合，可以实现可变自旋含量的量子比特相互作用。量子比特阵列作为量子自旋链的模型进行了讨论。特别地，提出了一维量子Ising自旋链的量子比特模型。在这个系统中的实现不成对的马约拉纳费米子状态被认为是。结果表明，马约拉纳状态表示自旋翻转激发本地化的链端。讨论了利用量子比特链中的非成对Majorana态进行消相干保护的量子计算。
2001-08-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
SWAP gate between a Majorana qubit and a parity-protected superconducting qubit
高保真度的量子信息处理需要快速门和长寿命量子存储器的组合。在这项工作中，我们提出了一种混合架构，其中奇偶保护的超导量子位直接耦合到马约拉纳量子位，它扮演着量子存储器的角色。超导量子位是基于一个$π$ -周期性约瑟夫森结实现与栅极可调半导体线，其中个别库珀对的隧穿被抑制。其中一条线还包含四个定义量子位的马约拉纳零模式。我们证明，这使得实现的SWAP门，允许之间的拓扑和常规量子比特的量子信息的转导。这种架构结合了快速门，这可以实现与超导量子位，与拓扑保护马约拉纳内存。
2022-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Minimal circuit for a flux-controlled Majorana qubit in a quantum spin-Hall insulator
我们构造了一个最小的电路，基于顶部transmon设计，在二维拓扑绝缘体的边缘旋转由四个Majorana零模形成的量子比特。与编织操作不同，一般旋转没有拓扑保护，但它们确实允许完整表征马约拉纳量子比特的相干时间。旋转由通过库珀对盒中的一对分裂的约瑟夫森结的通量的变化来控制，而不需要调节栅极电压。马约拉纳量子比特的拉比振荡可以通过包围库珀对盒的微波腔的谐振频率的振荡来监测。
2014-07-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microwave-controlled coupling of Majorana bound states
我们提出了微波控制的量子比特实现马约拉纳束缚态的旋转。为此，我们研究了微波腔中的非均匀Kitaev链。该链由两个拓扑非平凡区域组成，它们被一个拓扑平凡的间隙区域分隔开。在左（右）区和中央区之间的界面处的Majorana束缚态是耦合的，并且它们的能量通过虚共隧穿过程而分裂。这些cotunneling过程的振幅呈指数下降的网站的缺口区域的数量，和衰减长度发散的拓扑平凡的区域关闭的间隙。我们证明，微波辐射可以指数增强马约拉纳束缚态之间的耦合，无论是经典的和量子化的电场。通过数值求解适当的刘维尔方程，我们表明，微波可以驱动拉比振荡的马约拉纳部门。我们的模型出现作为一个有效的描述拓扑半导体纳米线在微波腔。因此，我们的建议提供了一种实验上可行的方法来获得完整的单量子位控制所需的通用量子计算与马约拉纳量子位。
2013-03-07 cond-mat.mes-hall
Preparation and readout of Majorana qubits in magnet-superconductor hybrid systems
针对 Majorana 零模量子比特的基态初始化难题，本文提出利用单分子磁体耦合磁链并转换宇称信息的方案，还引入增强型 Majorana 量子比特以免除高精度计时。
2025-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Probing nonlocality of Majorana fermions in Josephson junctions of Kitaev chains connected to normal metal leads
Kitaev链（KC）是研究Majorana费米子（MFs）的一个典型模型。在拓扑阶段，KC在其末端具有两个MF。由于这两个MF在空间上是分离的，因此它们是非局域的。在两个正常金属引线之间偏置的KC中的非局域输运由电子隧穿（ET）和交叉Andreev反射（CAR）介导。ET对非局域电导有正贡献，而CAR对非局域电导有负贡献。增强的CAR和因此负的非局部电导是MF非局部性的标志。但是，由于来自ET和CAR的电流几乎抵消，在上述设置中的简单电导测量不能探测MF的非定域性。另一方面，两个KC之间的约瑟夫森结在由单个KC的马约拉纳费米子的重组形成的结处具有两个Andreev束缚态（ABS）。ABSs的能量远离零，并且可以通过改变超导相位差来改变。两个半长KC之间的约瑟夫森结在两端具有两个MF，在结处具有两个ABS。我们表明，当正常的金属引线连接到这样的约瑟夫森结的两端，非局部电导的设置可以是负的偏置值等于ABS的能量。因此，在这样的设置的非局域电导可以探测的非局域性的组成MF。
2020-08-29 cond-mat.mes-hall
Quantum Gates Built on a Spin Qubit and a Kitaev Parity Qubit
Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；State Key Laboratory of Low-Dimensional Quantum Physics and Department of Physics, Tsinghua University（清华大学物理系低维量子物理国家重点实验室）；Frontier Science Center for Quantum Information（量子信息前沿科学中心）；Beijing National Research Center for Information Science and Technology（北京信息科学与技术国家研究中心）；Beijing Key Laboratory of Quantum Devices, Peking University（北京大学量子器件北京市重点实验室）
本文利用有限塞曼场下Kitaev链中马约拉纳模式的自旋结构，构建宇称量子比特与自旋量子比特的耦合平台，实现通用控制、高保真读出及纠缠操作，将缺陷转化为混合量子控制资源。
2026-09-25 cond-mat.mes-hall
Dephasing of Majorana qubits due to quasistatic disorder
基于马约拉纳零模式的量子比特预期对某些噪声类型是鲁棒的，并且因此提供优于常规量子比特的量子计算平台。然而，这种鲁棒性并不完全：不完美仍然会导致量子位退相干，从而导致信息丢失。在这篇工作中，我们在一个极小模型中理论上研究了Majorana量子比特的退相：在具有准静态无序的Kitaev链中。我们的方法，基于数值以及一阶非退化微扰理论，提供了一个概念上简单的物理图片和预测高斯退相。我们表明，作为系统参数的变化，由于无序的失相率振荡的相位相对于振荡的干净系统的Majorana分裂。在我们的模型中，如果无序不相关，则不存在一阶失相最佳点。我们描述了不相关和高度相关的障碍之间的交叉，并表明，移相测量可以用来表征的无序相关长度。我们希望我们的研究结果将用于设计和解释未来的马约拉纳量子比特实验。
2021-11-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Stability of Floquet Majorana box qubits
在以频率$ω$周期性驱动的一维拓扑超导体中，可能出现两种类型的拓扑边缘模式，众所周知的马约拉纳零模式和位于准能$\hbar ω/2$的Floquet马约拉纳模式。我们研究了两个约瑟夫森耦合的拓扑量子线在库仑相互作用的存在下，形成一个所谓的马约拉纳盒量子比特。振荡栅极电压可以在两条导线中诱发Floquet Majorana模式。这允许在具有固定电子奇偶性的扇区中编码3个量子比特。如果这样的系统是通过增加振荡的振幅来制备的，那么它本质上是不稳定的，因为相互作用共振地产生准粒子。这可以通过使用振荡频率缓慢增加的协议来避免。在这种情况下，可以找到一个参数制度，系统保持稳定。
2022-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Microwave readout of Majorana qubits
马约拉纳量子比特提供了一种很有前途的方式来存储和操纵量子信息，通过编码到马约拉纳零模式的状态。由于信息存储在系统的拓扑性质中，局部噪声不会导致退相干。通过编织零模式来实现信息的操纵。然而，由于信息隐藏得很好，因此本质上很难获得，因此测量是具有挑战性的。在这里，我们讨论了一个设置测量状态的马约拉纳量子比特采用微波工程的标准工具。我们采用的基本物理效应是这样一个事实，即电压偏置的约瑟夫森结托管马约拉纳费米子允许光子发射和吸收的约瑟夫森频率的一半。我们表明，在色散制度，我们的设置允许我们进行量子非爆破测量，并达到量子极限。我们的设置的一个吸引人的特点是，马约拉纳量子位与测量设备的相互作用可以通过改变结的直流偏置来随意打开和关闭。
2015-02-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Readout of Majorana Qubits
马约拉纳束缚态的拓扑量子计算方案在很大程度上依赖于投射测量马约拉纳算子乘积的能力。在这里，我们采用马尔可夫量子测量理论，包括读出设备，分析这样的测量。具体来说，我们专注于读出马约拉纳量子比特通过连续的电荷传感的隧道耦合量子点的量子点接触。我们表明，投射测量的马约拉纳产品$\prod_i\hatγ_i$可以实现连续的电荷传感在相当一般的情况下。基本要求是，涉及量子点电荷以及感兴趣的马约拉纳乘积的组合局部宇称$\hatπ$是守恒的，并且组合宇称$\hatπ$的两个本征空间生成可区分的测量信号。我们发现，量子位读出可能不得不依赖于测量量子点接触电流的噪声相关性。平均电流仅针对微调参数或在存在弛豫过程的情况下对量子位读出进行瞬时编码。我们还讨论了相应的测量和退相干时间，并考虑过程，如残留的马约拉纳杂交，这是有害的测量协议。最后，我们强调，潜在的机制-我们称之为安全保护读出-是相当普遍的，并有进一步的影响，马约拉纳和非马约拉纳系统。
2020-04-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
