Effects of decoherence on diabatic errors in Majorana braiding
两个非Abel Majorana模的编织对于实现拓扑量子计算具有重要意义。这可以通过调谐要交换的两个马约拉纳模式与两个辅助马约拉纳模式之间的耦合来实现。然而，这种耦合也使编织物受到环境诱导的退相干。在这里，我们研究了退相干对编织过程中的非绝热误差的影响，一组含时的有限光滑哈密顿量。为此，我们利用主方程计算了三种退相干过程的非绝热激发布居。(1)仅纯去杂：当编织持续时间$T$超过某个值时，激发布居的比例从$T^{-2k-2}$变为$T^{-1}$（$k$是在初始和最终时刻消失的哈密尔顿算子的时间导数的数目）。(2)仅放松：对于$k=0$，缩放从$T^{-2k-2}$转换为$T^{-2}$，对于$k>0$，缩放转换为$T^{-a}$（$a>3$）。(3)纯退相和弛豫：原始标度首先切换到$T^{-1}$，然后在绝热极限下演化到$T^{-2}$。有趣的是，即使当纯失相速率的期望值远小于松弛速率的期望值时，第三种缩放变化风格也成立，这归因于编织的转折点处的松弛消失。
2019-02-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Frustration as a Protection Mechanism in Non-Topological Majorana Qubits
Centro de Ciências Naturais e Humanas, Federal University of ABC（自然与人文科学中心，ABC联邦大学）
研究探讨了非拓扑马约拉纳量子比特中量子退阻机制对环境噪声的防护作用，分析了其在Ohmic噪声和亚Ohmic噪声中的有效性，并指出1/f噪声下的局限性。
2026-04-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Majorana qubit decoherence by quasiparticle poisoning
我们考虑的问题，准粒子中毒的马约拉纳量子位，自旋轨道耦合的半导体线被放置在（散装）超导体的顶部的基于量子阱的实现。通过利用最近的实验数据表现出的低温残留的非平衡准粒子人口在超导体的证据，我们通过分析和数值计算表明，由于准粒子隧穿到纳米线的退相时间可能是有问题的短，以允许量子位操纵。
2012-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Revealing topological protection through unprotected operations in a Majorana parity qubit
QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学量子计算和纳米科学卡弗里研究所）
本文针对耦合Kitaev链构成的马约拉纳奇偶量子比特，建立准静态退相解析理论，通过非保护操作揭示其拓扑保护，预测了相干时间随链长的指数标度关系及噪声限制。
2026-10-14 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
Decoherence of Majorana zero modes mediated by gapless fermions
Sapienza Università di Roma（罗马大学）
研究了由无能隙费米子介导的马约拉纳零模退相干机制，推导了Lindblad主方程并验证了非马尔可夫动力学的非局部相关性。
2026-01-20 cond-mat.mes-hall
Bath-induced decoherence in finite-size Majorana wires at non-zero temperature
将马约拉纳零模编织在一起是实现拓扑量子计算的一条很有前途的途径。然而，在实际系统中实现Majorana编织时，出现了两个相互竞争的准则：一方面，完美的编织应该缓慢地进行，以避免非拓扑错误。另一方面，编织必须快速进行，使得由环境引入的退相干效应可以忽略，这在有限尺寸系统中通常是不可避免的。这种竞争导致马约拉纳编织的中间时间尺度是最佳的，但通常不是无误差的。在这里，我们计算了耦合到玻色子浴的短一维拓扑超导体的T结的中间时间尺度，该玻色子浴产生局部电势的波动，其源于，例如，衬底的环境光子或声子。因此，我们得到的边界的速度马约拉纳编织与预定的门保真度。我们的研究结果强调了有限尺寸系统中基于马约拉纳的信息存储的一般敏感性，并可以作为在未来实验中确定最佳编织时间的指导。
2021-12-22 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
Universal coherence protection in a solid-state spin qubit
退相干在很大程度上限制了量子比特的物理实现，其缓解对量子科学至关重要。在这里，我们构建了一个强大的量子位嵌入在消相干保护的子空间，通过杂交应用微波驱动与碳化硅双空位缺陷的基态电子自旋。量子位被保护不受磁、电和温度波动的影响，这些波动几乎解释了固态中所有相关的退相干通道。这最终导致量子比特的非均匀退相时间增加了超过四个数量级（至> 22毫秒），而其哈恩回波相干时间接近64毫秒。由于只需要很少的关键平台独立组件，这一结果表明，在广泛的量子架构选择中可以实现实质性的相干性改进。
2020-05-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exponential Protection of Zero Modes in Majorana Islands
Majorana零模是凝聚态系统中的准粒子激发，已被提议作为容错量子计算机的构建模块[1]。与费米子和玻色子的通常统计相反，它们预计将表现出非阿贝尔粒子统计，从而使量子操作能够通过将孤立模式编织在彼此周围来执行。量子编织操作的拓扑保护，只要这些模式被钉扎在零能量附近，钉扎被预测为指数模式成为空间分离。根据理论建议，一些实验已经确定了邻近纳米线和原子链中的马约拉纳模式的签名，小模式分裂可能由马约拉纳的杂交来解释。在这里，我们使用库仑阻塞光谱在InAs纳米线段与外延铝，形成一个邻近诱导的超导库仑岛（马约拉纳岛），是从正常的金属铅隔离的隧道势垒，测量分裂的近零能量马约拉纳模式。我们观察到指数抑制的能量分裂增加线的长度。对于几百纳米的短器件，子带隙态能量随着磁场的变化而振荡，正如对于混合马约拉纳模式所预期的那样。导线长度每增加半微米，分裂就减少约十倍。对于长度超过1微米的器件，在强磁场中的传输通过与连续体能量隔离的零能态发生，产生均匀间隔的库仑阻塞电导峰，与通过马约拉纳模式的隐形传态一致。我们的研究结果有助于解释有限系统中平凡到拓扑的转变，并量化端模分离的拓扑保护的缩放。
2016-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Topological protection of Majorana polaritons in a cavity
本研究通过准绝热分析与密度矩阵重整化群计算，发现一维拓扑超导相中的马约拉纳端模在腔真空量子涨落下演化为马约拉纳极化激元，仍保持拓扑序、非阿贝尔特性及开链双重指数简并基态。
2023-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Spin-Orbit Protection of Induced Superconductivity in Majorana Nanowires
自旋-轨道相互作用（SOI）在半导体纳米线与超导体的邻近耦合中产生马约拉纳零模起着关键作用。我们跟踪了在大范围的磁场强度和取向下，耦合到NbTiN超导体的InSb纳米线中的感生超导能隙的演化。基于我们的设备的现实模拟，我们揭示了SOI的强度为0.15-0.35 eV的$\require{mediawiki-texvc}Å$。我们的方法确定了自旋轨道场的方向，这是强烈的超导体的几何形状和静电门的影响。
2019-05-10 cond-mat.mes-hall
Majorana modes in smooth normal-superconductor nanowire junctions
本文提出了一种数值方法来获得纳米线中光滑的正常超导结的谱，这种结能够承载马约拉纳零模。电势和超导体界面的柔软性对马约拉纳模式的保护产生相反的效果。虽然软势是一个保护的障碍，软超导体的间隙过渡大大有利于it.We的方法还指出了扩展的马约拉纳状态时，传播模式是活跃的远离结的可能性，虽然这需要在所有开放的通道相等的入射通量。
2013-08-19 cond-mat.mes-hall
Experimental protection of the coherence of a molecular qubit exceeding a millisecond
有几个重要的固态系统，如固体中的缺陷，超导电路和分子量子比特，量子计算的有吸引力的候选人。得益于化学力量的分子量子比特，可以定制和廉价地合成新系统，但面临着退相干效应的挑战。退相干效应是由于分子量子比特与其环境的不可避免的相互作用。克服退相干效应的策略已经发展，如设计一个核自旋自由的环境和工作在原子钟跃迁。然而，这些化学方法有一些基本的局限性。例如，化学方法将配体的选择和设计限制为具有零核磁偶极矩的配体，例如碳、氧和硫。在此，一个物理的方法，命名为动态去耦（DD），是用来对抗退相干，而可以避免的限制，化学方法。通过采用DD，过渡金属络合物的相位记忆时间$T_2$已被延长到超过1毫秒（$1.4~$ ms）。单量子比特的品质因数$Q_M $达到了$ 1.4\times 10^5$，比以前报道的该系统的值好$40$倍。我们的研究结果表明，分子量子比特，与毫秒$T_2$，是有前途的候选人的量子信息处理。
2017-06-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantifying robustness and locality of Majorana bound states in interacting systems
Lund University（隆德大学）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；University of Oslo（奥斯陆大学）
通过定义多体基态中的马约拉纳束缚态，研究其局域性如何约束与环境耦合，从而量化能量简并的保护和非阿贝尔编织的可行性。
2026-05-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Squeezed state protection of fine structure in "Poor Man's Majorana" via quantum spin coupling
本文提出一种模型，通过将量子点与量子自旋交换耦合，利用零频率处的压缩态钉扎效应，使缺乏拓扑保护的“Poor Man's Majorana”零模免受精细结构混合，从而实现对量子自旋扰动的鲁棒性保护。
2024-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Field Induced Oscillation of Two Majorana Modes for a finite Quantum Wire
在矢量势$α$的小增量作用下，有限长导线上的量子行走的演化可以表现出对应于Majorana模的两个拓扑保护束缚态的内禀量子振荡.通过调谐对应于在每个本征周期结束时添加$α$脉冲的外部电场，本征振荡被具有较长周期的拍频调制包围。这种拍频振荡在制备囚禁离子链中的无消相干量子比特中是有用的，并且可以在几个实验中观察到。
2016-11-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
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
A superconducting qubit with Purcell protection and tunable coupling
我们提出了一个超导量子比特的电路量子电动力学架构，具有可调的耦合强度g。我们表明，这种耦合强度可以从零调整到与其他超导量子比特相当的值。当g = 0时，量子比特相对于Purcell效应引起的自发发射处于无退相干子空间中。此外，我们表明，在消相干自由子空间的量子比特的状态仍然可以测量的色散位移的谐振器的谐振频率或通过循环型测量。
2010-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Demonstrating Lattice-Symmetry-Protection in Topological Crystalline Superconductors
本文研究拓扑晶体超导体中Majorana零束缚模的晶格对称性保护。在具有C $_4$旋转对称性的拓扑晶体绝缘体Pb $_{1-x}$ Sn $_x$ Te的$(001)$ -表面中引入了诱导$s$ -波超导电性，我们给出了一类新的二维拓扑SC，其中每个涡旋核中有四个Majorana模，而其中只有两个模受到循环对称性的保护。此外，施加面内外场可以打破四重对称性，并在一般情况下将Majorana模提升到有限能态。令人惊讶的是，我们发现，即使C $_4$对称性被打破，两个马约拉纳模式恢复正好一次每当面内场变化$π/2$，即$1/4$ -周期的方向。这种新的现象有一个深刻的联系，原来的晶体SC的四重循环对称性，并独特地证明了晶格对称性保护的马约拉纳模式。我们进一步将这些结果推广到具有一般C $_{2N}$对称性的系统中，并证明了拓扑晶体SC的对称性类别可以通过当外破缺场方向改变一个周期时两个Majorana模的$2N$恢复次数来证明.
2015-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Disentangling Majorana fermions from conventional zero energy states in semiconductor quantum wires
马约拉纳费米子（MFs）被预测为零能量束缚态出现在半导体超导体-超导体结构中。然而，在无序或光滑限制势的存在下，这些结构也可以具有非拓扑的近零能态。在这里，我们证明了MF和近零拓扑平凡状态在隧道电导测量中具有不同的特征签名，这允许清楚地区分它们。我们还表明，低能量的非拓扑状态可以强烈杂交与金属态的铅，这产生了光滑的背景，其特征在于软超导能隙测量隧道实验和产生额外的退相干机制的Majorana模式。我们的研究结果铺平了道路，在固态系统中的MF的结论性识别，并提供方向，最大限度地减少量子退相干马约拉纳线。
2013-04-11 cond-mat.mes-hall
Signatures of Majorana protection in a three-site Kitaev chain
本研究构建三格点Kitaev链，证明其相比两格点构型对量子点耦合振幅和电化学势扰动的零能模保护更强，实验结果与相位平均的数值模拟吻合，推动更长Kitaev链及拓扑保护的发展。
2024-02-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum-dot-based Kitaev chains: Majorana quality measures and scaling with increasing chain length
本文针对短量子点链中精细调控的Majorana束缚态，提出局部分辨率这一质量测量方法，研究其随链长的标度行为，发现长链时该指标指数衰减，表明向拓扑相转变。
2024-12-05 cond-mat.mes-hall 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
Double-dot interferometer for quantum measurement of Majorana qubits and stabilizers
基于Majorana量子比特量子测量和表面码稳定器的需要，分析了双点干涉仪在环境噪声影响下的性能。双点设置设计允许在主方程方法内考虑通过马约拉纳岛的点之间的完整多个隧穿过程。在共同隧穿制度，这导致在点之间的马约拉纳介导的有效耦合，主方程的方法使我们能够获得测量电流的解析解。测量质量，其特征在于品质因数，如测量信号的可见性，是关于不寻常的退相干效应，而不是“哪一个路径”的移相。在这项工作中获得的结果预计将是有用的马约拉纳量子比特和稳定剂测量的未来实验。
2020-02-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topological Qubits with Majorana Fermions in Trapped Ions
我们提出了一种方法编码的拓扑保护量子比特使用马约拉纳费米子在一个陷阱的离子链。该量子位被保护免受主要的退相干源的影响，同时可以实现本地操作和测量。此外，我们表明，一个有效的量子接口和存储器的任意多量子比特光子态可以建立，编码成一组纠缠的马约拉纳费米子量子比特内腔。
2013-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
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
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
Unpaired Majorana fermions in quantum wires
某些一维费米系统在体光谱中具有能隙，而边界状态由每个边界点的一个马约拉纳算子描述。一个有限长的$L$系统具有两个基态，其能量差与$\exp(-L/l_0)$成正比，并具有不同的费米子宇称。这样的系统可以用作量子比特，因为它们本质上不受退相干的影响。系统具有边界马约拉纳费米子的性质表示为体电子谱的条件。该条件在三维p波超导体附近引起的任意小能隙存在时都满足，只要正常谱在布里渊区的每一半有奇数个费米点（每个自旋分量分别计数）。
2000-10-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Majorana-based fermionic quantum computation
由于马约拉纳零模非局部地存储量子信息，因此它们被保护免受噪声的影响，并且已经被提议作为量子计算机的构建块。我们展示了如何使用相同的保护噪声实现通用的费米量子计算。我们的架构只需要两个马约拉纳编码的费米量子自由度，相比之下，替代的实现，需要至少四个马约拉纳的自旋量子自由度。费米自由度支持酉耦合簇变分量子本征求解器和量子相位估计算法，提出用于量子化学模拟。由于我们避免了Jordan-Wigner变换，我们的方案具有较低的开销来实现这两种算法，并在$\mathcal{O}(1)$时间每单位步骤的Trotterized哈伯德哈密顿量的模拟。最后，我们展示了我们的费米体系结构中的魔态蒸馏，给出了一套通用的拓扑保护的费米量子门。
2018-02-13 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
Simulating spin systems with Majorana networks
随着超导-超导混合结构中Majorana准粒子的发现，拓扑保护量子比特成为量子信息处理的有力竞争者。虽然构建具有拓扑保护的通用量子计算机可能需要材料科学的重大进展，但中等规模的设备几乎在当前技术的范围内。作为拓扑量子比特的近期里程碑，我们提出了一个拓扑超导体网络作为各种量子自旋系统的模拟器，包括那些挫折。我们的建议是建立在现有技术的基础上，结合了半导体和超导量子比特的优势。我们确定本地的测量协议，提供有关地面和激发态以及动态相关性的信息。量子比特的拓扑保护导致更长的相干时间，并且可以通过将网络耦合到外部浴来控制到基态的弛豫。最后，我们指出量子模拟器的具体应用，例如，自旋液体、量子临界性和热化。
2018-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Inverse Purcell Suppression of Decoherence in Majorana Qubits via Environmental Engineering
University of Nottingham Ningbo China（诺丁汉大学宁波校区）
本文提出通过工程化环境谱密度抑制马约拉纳量子比特退相干，利用逆珀塞尔效应使退相速率随线长指数下降，与拓扑保护协同增强相干性。
2026-09-15 cond-mat.mes-hall
Coherent Acoustic Control of Defect Orbital States in the Strong-Driving Limit
本研究利用体声波谐振器在强驱动极限下实现对金刚石NV中心轨道态的相干控制，通过测量多声子拉比振荡并建立理论模型，验证了非微扰轨道拉比频率表达式，为轨道退相干保护提供了基础。
2024-03-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Parity-to-charge conversion in Majorana qubit readout
我们研究了马尔可夫读出过程对马约拉纳量子比特的时间依赖效应，马约拉纳量子比特的宇称自由度被转换为隧道耦合量子点的电荷。通过应用最近建立的有效的Lindbladian近似[1-3]，我们得到了一个完全正的和保迹的Lindblad主方程的组合点-量子比特动力学，描述弛豫和退相干过程超越了光波近似。这种方法适用于广泛的弱耦合环境，代表实验相关的读出设备。我们详细研究了热衰减的情况下，在一个通用的欧姆玻色子浴的存在下，特别是在电磁电路的潜在波动。此外，我们考虑的奇偶校验读出使用量子点接触电容耦合到点电荷的非平衡测量环境。
2020-04-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Majorana parity qubit in coupled minimal Kitaev chains
QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学奎克研究所和卡弗里纳米科学研究所）；Department of Applied Physics, Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学应用物理系）
研究在耦合最小Kitaev链中实现马约拉纳宇称量子比特的相干控制。核心方法是实现两比特Kitaev链间相干耦合，利用费米子宇称守恒特性。主要贡献是展示了该量子比特，观察到相干宇称振荡并验证其与模型相符，实现了首次相干控制。
2026-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Full protection of superconducting qubit systems from coupling errors
在超导电路中实现的固态量子比特具有极高的可扩展性。然而，强退相干可以通过耦合各个量子位的电路的各种元件转移到量子位，特别是当在长距离上实现耦合时。我们在这里提出了一个编码，提供充分的保护，防止错误源自这些耦合元件，超导量子位链与最近邻各向异性XY相互作用。还可以看出，编码提供了部分保护，以防止来自一般电子噪声的错误。
2005-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Experimental protection of quantum coherence by using a phase-tunable image drive
量子比特相干性的保护是构建一台能够以高保真度操纵、存储和读取量子信息的实用量子计算机的一项重要任务。最近，已经提出通过强脉冲来增加量子位的操作时间，以实现量子位与其环境的动态解耦。我们提出并证明了一个简单而高效的替代脉冲协议的基础上Floquet模式，这增加了退相干时间在一些材料与不同的自旋哈密顿量和环境。我们证明了该制度$T_2\approx T_1$，从而提供了一个路线的自旋量子位和自旋系综用于量子信息处理和存储。
2022-05-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Majorana box qubits
由存储介质的拓扑结构保护的量子信息预期表现出长的相干时间。另一个特征是通过编织马约拉纳束缚态产生的拓扑保护门。然而，编织需要具有分支拓扑片段的结构，这在现在被认为具有马约拉纳束缚态的超导体-超导体异质结构中具有固有的困难。在本文中，我们构造量子比特利用拓扑保护和非局域性质的Majorana束缚态的平行线网络，但不依赖于编织的量子门。基本单元由三条拓扑线组成，其中两条线由平凡的超导体耦合，第三条线作为干涉臂。组合线的库仑阻塞产生分数自旋，可通过用于单量子位读出、初始化和操作的量子点进行非局部寻址。我们描述了相同的工具如何允许测量为基础的实施的克利福德门，在总的架构通用。因此，使用现有技术进行拓扑保护量子位的原理证明是可以实现的。
2016-12-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dephasing of Majorana-based qubits
我们分析了充电能量保护的马约拉纳基量子位，重点是残留的退相时，存在马约拉纳零模式（MZMs）之间的距离是不够的完全拓扑保护。我们认为，退相的主要来源是$1/f$电荷噪声。这种噪声会影响量子位，这是由于与弱重叠MZM相关的杂化能量和电荷分布，我们使用电荷守恒形式主义计算。对于基于马约拉纳的量子比特，我们估计相干时间为数百纳秒，其MZM间隔为$L\sim 5ξ$（其中$ξ$为相干长度）。相干时间随着MZM分离呈指数增长，并且最终对于$L/ξ\sim 30$变为温度限制。
2018-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Topological Single Electron Pumping Assisted by Majorana Fermions
提出了一种基于马约拉纳费米子拓扑性质的单电子抽运方法。该装置由一个量子点和四个通过收缩结连接的纳米拓扑超导体（TS）组成，附加的涡旋位于TS环中。操作是由在收缩结的栅极电压。利用Bogloliubov-de Gennes方程进行了模拟，成功地证明了开关操作过程中的量子保护。
2013-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Enhanced topological protection in planar quasi-one-dimensional channels with periodically-modulated width
我们研究了一维（1D）和准一维周期性结构作为可能的平台出现的马约拉纳束缚态，增强了对无序和系统不均匀性的鲁棒性。首先，使用一个简单的一维模型，我们解析地推导出有效的参数表征所产生的周期势的迷你带。我们发现，足够强的周期性电位，更高的能量的迷你带托管马约拉纳束缚态有显着的优势相比，他们的同行在统一的系统，包括增加拓扑间隙，增强对无序的鲁棒性，并扩大参数空间区域与拓扑超导性的存在相一致。我们确定的问题工程足够强大的周期性潜力作为一个关键的路障，实现高效的周期性1D结构。为了解决这一挑战，我们提出了一个有效的实施周期性电位的基础上实现的准一维通道在2D半导体异质结构接近耦合到超导体带的周期性调制的宽度。我们的调制通道设备的数值研究显示出良好的协议与简单的1D模型，揭示了一个拓扑相图，是相当不敏感的限制潜在的细节与屏蔽的超导体，并表明，工程图案化的2D结构是一个强大的和通用的方法来实现强大的马约拉纳束缚态。
2020-02-17 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
Towards dark space stabilization and manipulation in driven dissipative Majorana platforms
我们提出了驱动耗散Majorana平台的稳定和操纵的强大的量子态。对于马约拉纳盒设置，在环境电磁噪声的存在下，并与隧道耦合到量子点，我们表明，时间演化的马约拉纳部门是由Lindblad主方程在一个广泛的参数制度。对于单盒的情况，可以通过调节适当的栅极电压来稳定任意的纯态（“暗态”）。对于具有两个隧道耦合盒的设备，我们概述了如何设计暗空间，即，简并暗态的流形，以及如何稳定容错贝尔态。拟议的基于马约拉纳的暗空间平台依赖于拓扑保护机制和工程驱动耗散系统的自主量子纠错能力的建设性相互作用。一旦一个工作的Majorana平台可用，只需要标准的硬件要求来实现我们的想法。
2020-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
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
Next steps of quantum transport in Majorana nanowire devices
马约拉纳零模是服从非阿贝尔交换统计的局域准粒子。编织马约拉纳零模式形成拓扑保护量子操作的基础，这在原则上可以显着减少量子位退相干和器件级的门控制错误。因此，在各种固态系统中寻找Majorana零模是凝聚态物理和量子计算机科学中的一个重要课题。自从在混合超导体-半导体纳米线器件中观察到第一个实验特征以来，这一领域在材料科学、传输实验和理论方面都有了巨大的发展。虽然基于这些马约拉纳纳米线制造第一个拓扑量子比特目前仍在进行中，但近期仍在进行几个相关的重要传输实验。这些不仅将作为中间步骤，而且还将从更基本的方面展示马约拉纳物理学。从这个角度来看，我们总结了这些关键的马约拉纳实验和潜在的挑战。
2019-11-13 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
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
Nonlocal noise cross-correlation mediated by entangled Majorana fermions
由于量子比特的非定域性，嵌套在马约拉纳束缚态中的量子比特可能是实现无消相干量子计算的关键。马约拉纳束缚态可以在一维拓扑超导体的两端实现。然而，当束缚态直接耦合到电子库时，它们的非局域关联被局域Andreev反射淬灭。在这里，我们提出了一个方案，以产生两个分开的量子点之间的非局域噪声互相关，介导的一对马约拉纳束缚态。通过调节施加到点的栅极电压，可以获得正的和负的互相关。在有限温度的有限范围内，互相关不受热涨落的抑制。此外，我们展示了当多个点能级耦合到Majorana束缚态时，局部Andreev反射如何抑制噪声互相关。可测量的互相关预计将作为一个敏感的指标产生的马约拉纳费米子。
2012-08-31 cond-mat.mes-hall
Fractal Topology of Majorana Bound States in Superconducting Quasicrystals
School of Physics, Tyndall Avenue, Bristol, BS8 1TL, United Kingdom（布里斯托大学物理学院）
研究揭示超导准晶体中马约拉纳束缚态的分形拓扑特性，通过分析发现其相变具有分形结构，并揭示了准晶体性和超导配对之间的竞争对稳定性的影响。
2026-02-02 cond-mat.mes-hall
Reveal the non-local coherent nature from a dissipative Majorana teleportation
Majorana器件的非局域相干性是实现无消相干拓扑量子比特的关键因素之一。直接观察这种一致性可以提供第一步基准测试计划来验证马约拉纳量子比特的质量。我们提出了一个简单的传输方案与一个马约拉纳岛设备随着耗散环境中的电极。我们发现耗散环境以不同的方式使量子输运重正化：随着温度的降低，Majorana相干隐形传态的电导增加，所有其他非相干信号由于耗散而被强烈抑制。这种特殊的电导标度行为是揭示Majorana器件非局域相干性质的一个明确的基准。
2019-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Disorder-enhanced topological protection and universal quantum criticality in a spin-3/2 topological superconductor
Texas Center for Superconductivity and Department of Physics, University of Houston（休斯顿大学物理系超导电性中心）；Department of Physics and Astronomy, Rice University（莱斯大学物理与天文学系）；Rice Center for Quantum Materials, Rice University（莱斯大学量子材料中心）
我们研究了高自旋拓扑超导体（TSC）的Majorana表面态，这些超导体可以在超冷原子系统或掺杂半金属中实现。作为一个典型的例子，我们考虑一个模型与p波配对的自旋3/2费米子，推广${}^3\text{He-}B$。该模型具有共存的线性和立方分散的马约拉纳表面带。我们发现，这些是不稳定的相互作用，这可以产生一个自发的表面热量子霍尔效应（TQHE）。相比之下，猝淬火无序诱导表面共形场论（CFT），它对弱相互作用是稳定的：无序增强了拓扑保护。因此，高自旋TSC的无隙表面态可以在固态系统中鲁棒地实现，其中无序是不可避免的。表面CFT的特征在于通用签名，仅依赖于散装拓扑绕组数，并包括幂律标度的状态密度，一个通用的多重分形谱的局部状态密度波动，和一个量化的纵向热导率$κ_{xx}$除以温度$T$。相比之下，没有TQHE顺序的清洁表面的$κ_{xx}/T$将发散为$T \rightarrow 0$。由于无序稳定的马约拉纳表面流体和量化的热传输，我们的研究结果表明，大量的TSC和整数量子霍尔效应之间的密切的类比。
2017-04-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Measuring Majorana non-locality and spin structure with a quantum dot
具有邻近诱导超导性的半导体纳米线中的鲁棒零偏压输运异常已经在各种实验中令人信服地证明。虽然这些都是兼容的存在马约拉纳零模式在纳米线的两端，他们的非局部性和拓扑保护的直接证明，现在需要的。在这里，我们表明，在纳米线的末端的量子点可以被用作一个强大的光谱工具，通过本地传输测量来量化的程度马约拉纳非局域性。此外，在库仑阻塞机制中，点子带隙态在单重态-二重态跃迁处的自旋极化允许点直接探测Majorana波函数的自旋结构，并间接测量纳米线的自旋-轨道耦合。
2017-08-13 cond-mat.mes-hall
