Floquet Topological Superfluid and Majorana Zero Modes in Two-Dimensional Periodically Driven Fermi Systems
我们提出了一种简单的方法来实现二维Floquet拓扑超流体的周期性调整的平方光晶格势的深度。我们证明了周期驱动可以诱导平凡超流体和Floquet拓扑超流体之间的拓扑相变。对于这个系统，我们验证了异常的体积边界对应，即强大的手征Floquet边缘状态可以出现，即使当所有的散装Floquet带的缠绕数为零。我们建立了两个Floquet Majorana零模分离的准能量空间中的存在性，与$\varepsilon_{0,π}=0,π/T$的拓扑缺陷。
2014-10-19 cond-mat.quant-gas
Topological Superfluids with Finite Momentum Pairing and Majorana Fermions
马约拉纳费米子，量子粒子，是自己的反粒子，不仅在基本粒子物理学和暗物质中具有根本的重要性，而且是容错量子计算的基石。近年来，Majorana费米子在固态和冷原子系统中得到了广泛的研究。这些研究通常基于两个具有相反动量的费米子之间的超导配对（\textit{% i.e.}，零总动量）。另一方面，有限总动量库珀对，被称为富尔德-费雷尔-拉金-奥夫钦尼科夫（FFLO）状态，在50年前被预测，然后在物理学的许多分支中被广泛研究。然而，FFLO超导体是否也可以支持马约拉纳费米子还没有被探索。在这里，我们表明，马约拉纳费米子可以存在于某些类型的缺口FFLO状态，产生一种新的拓扑量子物质：拓扑FFLO超流体/超导体。我们使用自旋轨道耦合简并费米气体证明了这种拓扑FFLO超流体和相关的Majorana费米子的存在，并推导出它们的物理参数区域。讨论了拓扑FFLO超导体在半导体/超导体异质结构中的潜在应用。
2013-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Topological Superfluid in one-dimensional Ultracold Atomic System with Spin-Orbit Coupling
当超冷原子系统中出现$d_{x^{2}-y^{2}}$波超流时，我们提出了一个支持Majorana费米子的一维哈密顿量$H_{1D}$，并得到了时间反演不变和时间反演破缺两种情况下的相分离图.从相分离图中，我们发现在拓扑超流区存在单个的Majorana费米子，通过调节化学势$μ$和自旋轨道耦合$α_{R}$，我们可以到达这个区域.更重要的是，近年来人工合成规范场的实验成果已经在超冷原子中实现了自旋-轨道耦合，因此，$H_{1D}$描述的一维超冷原子系统是寻找神秘的Majorana费米子的一个很有希望的平台。
2012-03-02 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Chiral Majorana edge states in the vortex core of a $p+ip$ Fermi superfluid
研究了二维$p+ip$费米超流体与玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用中的单个涡旋。费米超流体在拓扑上是非平凡的，并且在涡核处具有零能量的马约拉纳束缚态。假设费米子和玻色子之间存在排斥的$s$ -波接触相互作用，我们发现当玻色子密度足够大时，费米子从涡核中被耗尽。在这种情况下，一个动力学驱动的本地界面之间出现费米子和玻色子，沿手征马约拉纳边缘状态应该appearing.We详细检查的涡核结构的变化，以及形成手征马约拉纳边缘状态的玻色子密度增加。特别地，当涡旋的角动量与费米超流体的手征相匹配时，核心内的马约拉纳零模和正常束缚态不断演化为手征马约拉纳边缘态。另外，一级跃迁发生在核心内的最低激发态，由于在形成手征马约拉纳边缘态的反旋转正常的束缚态之间的竞争。这样的过渡表现为一个尖锐的峰值在激发间隙以上的马约拉纳零模式，在这一点上的马约拉纳零模式是由一个大的激发gap. We的研究提供了一个启发性的例子如何拓扑缺陷可以动态控制的背景下，冷原子气体。
2018-09-10 cond-mat.quant-gas
Majorana corner pairs in a two-dimensional $s$-wave cold atomic superfluid
我们提出了一种在二维冷原子光晶格上利用$s$波超流配对在印迹缺陷的角上制备Majorana对的方法。与以前的方案不同，我们的方案依赖于自旋轨道耦合的符号翻转在角落里，这可以在实验中通过调整入射拉曼激光的角度进行调谐。马约拉纳角对被发现位于两个政权之间的界面，具有相反的自旋轨道耦合强度，在anticcampaign方向，并对某些持续的扰动是强大的。我们的工作提供了一种新的方式来实现和操纵马约拉纳对与现有的冷原子技术。
2020-06-12 cond-mat.quant-gas
Stability of the singular vortex and associated Majorana zero modes in trapped p-wave resonant superfluids of neutral cold atoms
研究了费米原子气体p波共振超流体中，核中伴随Majorana零模的奇异涡旋的稳定性条件。在Ginzburg-Landau框架内，我们确定了外旋频率和谐波陷阱频率在参数空间中的稳定条件。在此参数空间中，准二维凝聚体存在一个狭窄的稳定区域。我们还详细描述了旋光作用下手征p波超流体的序参量的空间结构。
2010-03-16 cond-mat.quant-gas
Majorana modes and $p$-wave superfluids for fermionic atoms in optical lattices
我们提出了一个简单的方法来创建一个强大的$p$波相互作用的费米子在光晶格。关键的一步是，具有不同轨道状态的晶格设置和$s$ -波相互作用的组合可以引起强烈的诱导$p$ -波配对。我们确定不同的拓扑阶段，并证明该设置提供了一个自然的方式来探索从Kitaev的马约拉纳线过渡到二维$p$波超流体。我们演示了这种设计如何在光晶格中的边缘位错处诱导Majorana模，并且我们提供了一种实验上可行的非阿贝尔统计观测协议。
2014-03-03 cond-mat.quant-gas
Andreev bound states at boundaries of polarized 2D Fermi superfluids with s-wave pairing and spin-orbit coupling
本研究通过自旋分辨Bogoliubov-deGennes形式解析了极化二维s波配对费米超流体边界处的安德烈耶夫束缚态，揭示了真空边界和拓扑-非拓扑界面处的马约拉纳模式及其自旋特性，为实验实现非传统马约拉纳准粒子提供理论指导。
2023-01-25 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Probing non-Abelian statistics of Majorana fermions in ultracold atomic superfluid
我们提出了一个实验，直接探测非阿贝尔统计的马约拉纳费米子编织它们在一个s波超流体的超冷原子。我们表明，不同的编织操作顺序给出正交输出状态，可以通过拉曼光谱进行区分。在s波超流体中实现Majorana束缚态需要强的自旋轨道耦合和垂直方向的可控塞曼场。我们提出了一个简单的激光配置来产生人工自旋轨道耦合和所需的塞曼场的暗态子空间。
2011-01-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Traveling Majorana solitons in a one-dimensional spin-orbit coupled Fermi superfluid
通过求解静态和含时的Bogoliubov-de Gennes方程，研究了一维自旋-轨道耦合费米超流体在拓扑平凡和非平凡两种状态下的行波孤子.我们发现一个临界速度$v_{h}$的传播孤子是远远小于使用朗道标准预测的值，由于存在的自旋轨道耦合，强烈上移的能级的孤子诱导Andreev束缚态的准粒子散射连续。在$v_{h}$以上，我们在谐波陷阱中的时间相关模拟表明，传播孤子通过辐射声波衰减。在拓扑阶段，我们预测的存在下，奇特的马约拉纳孤子，主机两个马约拉纳费米子和功能的相位跳跃的$π$跨越孤子，无论旅行的速度。这些不寻常的性质的马约拉纳孤子可能打开一个替代的方式来操纵马约拉纳费米子的容错拓扑量子计算。
2015-09-06 cond-mat.quant-gas
Thermodynamic signatures for topological phase transitions to Majorana and Weyl superfluids in ultracold Fermi gases
讨论了在Rashba自旋轨道耦合和塞曼场作用下，二维和三维超冷费米气体拓扑相变到Majorana和Weyl超流相的热力学特征.我们分析的热力学性质表现出不同的性质的拓扑相变与马约拉纳费米子（2D费米气体）和Weyl费米子（3D费米气体），可以观察到的实验，包括压力，化学势，等温压缩性，熵，比热，作为相互作用和塞曼场的函数在零和有限的温度。我们的结论是，在各种热力学量，等温压缩性和化学势作为人工塞曼场的函数具有最强的签名的拓扑转变在二维和三维。
2013-02-19 cond-mat.quant-gas
Floquet FFLO superfluids and Majorana fermions in a shaken fermionic optical lattice
Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov（FFLO）超流体（有限动量的Cooper对）和Majorana费米子（MFs）（非阿贝尔交换统计的准粒子）是近几十年来研究的两个热点，但至今尚未在任何物理系统中找到明确的实验证据。我们指出，最近实验上实现的冷原子振动光晶格为实现FFLO超流体和微流体提供了一条新的途径。通过调整振动晶格参数（振动频率和振幅），可以产生晶格的s轨道和p轨道之间的各种耦合（表示为伪自旋）。我们发现，倒置的s-和p-带色散，工程赝自旋耦合，和有吸引力的原子相互作用的组合，自然允许观察FFLO超流体以及在不同的参数区域的MF。虽然没有相互作用的系统是一个拓扑绝缘体（TI）的边缘状态，超流体中的MF可以被发现是在导带或价带，区别于以前的TI为基础的计划，利用带隙内的边缘状态。
2014-08-25 cond-mat.quant-gas
Topological Superfluid and Majorana Zero Modes in Synthetic Dimension
最近的研究表明，一维光晶格中的多组分自旋轨道耦合费米子可以看作是二维合成晶格中的无自旋费米子在合成磁通量作用下的运动。在最近的实验中已经观察到这些系统中的量子霍尔边缘态。在本文中，我们研究了吸引哈伯德相互作用的效果。由于Hubbard相互作用在合成维度上是长程的，因此它能够有效地在对向传播的手征边缘态之间诱导库珀配对。所得到的一维超流体的拓扑类由二维合成晶格中陈数的奇偶性（偶/奇）决定。我们还表明，在我们的模型中，这意味着${\rm Z}$分类和多个零模式的鲁棒性时，这种对称性是不间断的手征对称性的存在。
2015-10-31 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Soliton-induced Majorana fermions in a one-dimensional atomic topological superfluid
通过自洽求解Bogoliubov-de Gennes方程组，研究了一维自旋轨道耦合原子费米气体在谐波势阱中的暗孤子行为.暗孤子-将在未来的实验中产生的相位印记-的特点是一个真正的序参量，改变符号的一个点节点和主机本地化的Andreev束缚态附近的节点。通过考虑单个孤子和多个孤子的情况下，我们发现，这些束缚态的能量降低到零，当系统被调谐到通过增加外部塞曼场进入拓扑超流相。因此，两个马约拉纳费米子出现在每个孤子附近，除了著名的马约拉纳费米子在陷阱边缘与非平凡拓扑的超流体。我们建议，孤子诱导的马约拉纳费米子可以直接观察到通过使用空间分辨的射频光谱或间接探测通过测量点节点的密度分布。对于后者，由于孤子诱导的零能马约拉纳费米子模的占据，密度分布中的深极小值将消失。我们的预测可以在二维光晶格中的自旋轨道耦合$^{40}$ K费米气体中得到验证。
2015-02-12 cond-mat.quant-gas
Nodal Line Topological Superfluid and Multiply Protected Majorana Fermi Arc in a Three-Dimensional Time-Reversal-Invariant Superfluid Model
理论上研究了一种时间反演不变的三维超流体模型，该模型是通过在$z$方向上叠加具有层内自旋轨道耦合和不同层相反的塞曼能量分裂的全同双层模型来实现的，该模型是最近提出的一种二维时间反演不变的拓扑超流体模型.我们发现，该模型显示了两种拓扑非平凡的阶段：无间隙的阶段与节线对手征对称性保护和有间隙的阶段，这两个支持时间反演不变的马约拉纳费米弧（MFA）的$yz$和$xz$侧表面。这些MFA遵守时间反演和粒子-空穴对称性，并受到镜像子空间中的缠绕数和二维DIII类拓扑超流体的$Z_2$数的拓扑保护，这与非零Chern数保护的时间反演破缺Weyl超流体的MFA不同.这个重要的观察意味着我们模型中的MFA代表了一种以前没有探索过的新型拓扑状态。该模型中的塞曼场组态与反铁磁拓扑绝缘体MnBi $_2$ Te $_4$有关，从而为进一步研究实际反铁磁拓扑绝缘体中的超导效应提供了理论依据.
2021-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Topological Superfluidity of Spin-Orbit Coupled Bilayer Fermi Gases
拓扑超流体是一种新的量子物质，具有无隙奇异激发态Majorana费米子，近年来引起了人们的广泛关注。这些激发，可以编码拓扑量子比特，可能是容错量子计算的关键成分。然而，创造和操纵多个马约拉纳费米子仍然是一个持续的挑战。在多层结构中加载拓扑保护系统将是实现这一目标的自然而简单的方法。在这里，我们研究了双层费米气体系统的自旋轨道耦合，并表明，拓扑条件显着影响层间隧道，产生两个新的拓扑相，支持更多的马约拉纳费米子。我们证明了这种新的拓扑相位和相关的多个马约拉纳费米子使用双层费米气体被困在一个谐波势的存在。这一研究为产生多个马约拉纳费米子开辟了新的途径，也将是拓扑量子计算的重要一步。
2016-01-15 cond-mat.quant-gas
Inhomogeneous Topological Superfluidity in One-Dimensional Spin-Orbit-Coupled Fermi Gases
在一维自旋轨道耦合费米气体中，我们从理论上预言了一种具有空间调制对隙的奇异拓扑超流态。这种非均匀拓扑超流性是通过在一维光晶格中同时施加垂直的塞曼磁场和等权重的Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合引起的。基于自洽的Bogoliubov-de Gennes理论，我们证实了这种新的拓扑相是库珀对的唯一凝聚，体现了超流的非均匀性与其非平凡拓扑结构之间的相互作用.通过研究相关的$\mathbb{Z}_{2}$拓扑数、本征能量和态密度谱以及局域化Majorana端模的波函数，详细研究了突现Majorana束缚态的性质.实验观察这种新的拓扑状态的物质的可行性进行了讨论。
2016-10-06 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Three-dimensional spin-orbit coupled Fermi gases: Fulde-Ferrell pairing, Majorana fermions, Weyl fermions and gapless topological superfluidity
本文从理论上研究了面外和面内塞曼场共同作用下具有Rashba自旋轨道耦合的三维费米气体。我们发现，由足够大的塞曼场驱动，无论是面外还是面内，该系统的超流相表现出许多有趣的特征，包括非均匀的富尔德-费雷尔配对，有隙或无隙拓扑秩序和奇异的准粒子激发，称为外尔费米子，在动量空间中具有线性能量色散（即，无质量狄拉克费米子）。拓扑超流相可以有四个或两个拓扑保护的外尔节点。我们提出了在零温度和有限温度下的相图，并讨论了在具有合成自旋轨道耦合的原子费米气体中观察它们的可能性。在这方面，拓扑超流相与不完美的Rashba自旋轨道耦合进行了研究。
2014-11-11 cond-mat.quant-gas
Probing Majorana fermions in spin-orbit coupled atomic Fermi gases
本文从理论上研究了二维囚禁超冷原子费米气体中Majorana费米子的可视化。通过增加外部塞曼场，被困气体从非拓扑超流体过渡到拓扑超流体，通过混合相，其中两种类型的超流体共存。我们表明，零能量马约拉纳费米子，支持的拓扑超流体和本地化的涡核，是清晰可见的通过（i）核心密度和（ii）局域态密度，这是很容易测量的实验。本文给出了超冷$^{40}$ K原子实验参数的一个实际估计。
2012-02-23 cond-mat.quant-gas
Chiral f-wave Topological Superuid in Triangular Optical Lattices
我们证明了通过激光场产生的有效非阿贝尔规范场、可控塞曼场和s波费什巴赫共振，可以在冷费米原子三角形光晶格中诱导出具有外旋手征的f波拓扑超流体.我们发现，手征f波拓扑超流体的特征是位于系统边界的三个无隙的Majorana边态。更有趣的是，这些马约拉纳边缘态退化成一个马约拉纳费米子绑定到超流中的每个涡旋。我们的建议扩大了拓扑超流体家族，并指定了一个独特的实验可控系统来研究马约拉纳费米子物理。
2013-05-16 cond-mat.quant-gas
Majorana Modes in Driven-Dissipative Atomic Superfluids With Zero Chern Number
我们研究了二维费米子的耗散诱导p波成对态，证明了在陈数为零的相位中存在空间分离的Majorana零模。我们构建了一个明确的和自然的模型，一个耗散的漩涡，陷阱的一个单一的这些模式，并建立其拓扑起源映射到一个手性一维线的问题，我们观察到一个非平衡的拓扑相变的拓扑不变量（绕组数）的突变为特征。我们表明，涡核中单个马约拉纳零模的存在与我们模型的耗散性质密切相关。工程耗散开辟了实验实现这种状态的可能性，没有哈密顿对应。
2012-08-20 cond-mat.quant-gas quant-ph
Gapped topological Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov superfluids with artificial gauge potential and weak interaction
具有Majorana零模的拓扑超流体在具有Rashba自旋轨道耦合的超冷原子中尚未实现。在这里，我们表明，这些阶段可以实现与人工规范位，这可以被视为一个网站相关的旋转塞曼场。这种势打破了反转对称性，并起到与Rashba自旋轨道耦合相同的作用。在反转带中，该模型可以为拓扑超流体打开一个合适的参数区域。与Rashba自旋轨道耦合模型相比，Fermi面附近的相互作用主要是同一能带内的色散散射，从而可以实现吸引相互作用弱得多的拓扑相.我们发现了带隙拓扑Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov超流体的一个大区域，并利用平均场论给出了相图，该相图在弱相互作用区域是可信的。在考虑到可以忽略不计的加热效应，在实现这种潜在的碱金属和稀土原子，我们的模型有可能成为第一个系统，实现长期寻求的拓扑FFLO阶段和相关的马约拉纳零模式。
2017-12-25 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Majorana fermions in one-dimensional spin-orbit coupled Fermi gases
本文从理论上研究了拉曼激光诱导的自旋轨道耦合下的一维费米气体。气体的变化从传统的（非拓扑）超流体的拓扑超流体作为一个增加的拉曼激光强度以上的临界化学势依赖值。自洽求解Bogoliubov-de Gennes方程，计算了有限温度下实数空间和动量空间的态密度。我们研究了出现在拓扑平凡和拓扑非平凡区域之间的边界处的马约拉纳费米子（MF）。我们线性化的位置附近的MF的陷阱，找到一个解析表达式的本地MF波函数和MF状态和其他边缘状态之间的差距。
2012-11-09 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con quant-ph
Multiorder topological superfluid phase transitions in a two-dimensional optical superlattice
高阶拓扑超流体具有带隙的体模和具有不同局域化的受保护的马约拉纳零模。受最新进展的启发，我们提出了一个建议，在超冷原子气体中合成多阶拓扑超流体，支持各种马约拉纳零模式。为此，我们使用二维光学超晶格，它在一个方向上对自旋-轨道耦合引入空间调制，为出现的高阶拓扑态提供额外的自由度。我们发现拓扑平凡的超流体，一阶和二阶拓扑超流体，以及不同的拓扑相变之间的实验可调参数。发现该体系除了具有与体能带闭合和再打开相关的Chern数特征的传统相变外，还可以支持具有Majorana角模的拓扑超流体，但拓扑相变不经历体能带的闭合.相反，过渡是由四极矩细化，并通过边缘状态的间隙闭合发出信号。该建议是基于$s$波的相互作用，是有效的，使用现有的实验技术，它统一了多阶拓扑相变在一个简单而现实的系统。
2021-07-08 cond-mat.quant-gas
Gapless topological Fulde-Ferrell superfluidity induced by in-plane Zeeman field
拓扑超流体是最近发现的量子物质，它拥有拓扑保护的无隙边缘态，称为马约拉纳费米子-奇异的量子粒子，充当自己的反粒子，服从非阿贝尔统计。它们的实现被认为是容错量子计算等未来技术的核心。到目前为止，建立拓扑超流体和Majorana费米子的最有效方案是基于Sau-Lutchyn-Tewari-Das Sarma模型，在} \textbf{\textit{x-y}} \textbf{ plane and a large out-of-plane (perpendicular) Zeeman field along the } \textbf{\textit{z}} \textbf {-方向上具有Rashba型自旋轨道耦合。在这里，我们提出了一个替代的设置，其中的拓扑超流相驱动的应用面内塞曼场。该方案提供了许多新的特征，特别是有限质心动量下的库珀配对（即，Fulde-Ferrell配对）和大量无间隙激发。由此，出现了一种新的具有非均匀配对序参量的无隙拓扑量子物质。它的特点是在边界处的单向马约拉纳表面态，在同一方向传播，并连接两个外尔节点的散装。我们证明了这种奇异的拓扑物质和相关的马约拉纳费米子自旋轨道耦合原子费米气体的出现，并确定其参数空间。我们的计划在半导体/超导体异质结的实施进行了简要讨论。
2014-04-09 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Realizing one-dimensional topological superfluids with ultracold atomic gases
我们提出了一个实验实现的拓扑超流体与超冷费米子原子。利用光学超晶格将一维费米子原子气体和二维凝聚Feshbach分子超流体并置。后者作为一个库珀对水库，并有效地诱导超流间隙的一维系统。结合一维管中自旋相关的光晶格和激光诱导原子隧穿，我们得到了拓扑超流相。在与分子场弱耦合的情况下，对于均匀气体，原子系统等价于Kitaev的p波超流体模型。利用数值计算，我们表明，拓扑超流是强大的微扰极限之外，并在存在一个谐波陷阱。最后，我们描述了如何研究位于拓扑超流边界的Majorana费米子的一些物理性质。特别是，我们讨论了如何准备和检测一个给定的马约拉纳边缘状态。
2012-10-02 cond-mat.quant-gas
Vortex dipole precession in a Fermi superfluid with Rashba spin-orbit coupling
本文给出了具有s波配对和Rashba自旋轨道（SO）耦合的平衡费米超流体的时间动力学的封闭形式。解决相关的自洽条件的初始数密度由高斯和初始间隙包含一个涡旋偶极子，我们表明，Rashba SO耦合的结果在旋进的涡旋偶极子。积分自洽间隙衰减作为时间的函数，表征了“瞬态费米超流体”。我们的解析解形成了一个出发点的涡旋动力学的研究-特别是编织的马约拉纳费米子-在费米超流体中存在的自旋布居不平衡和二维SO耦合，这两者都需要实现拓扑原子费米气体在实验中。
2017-11-14 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Orbital hybridized topological Fulde-Ferrel superfluidity in a noncentrosymmetric optical lattice
像拓扑绝缘体或超导体这样的拓扑相是物质的迷人量子态，具有新的性质，如涌现的手征边缘态或具有非阿贝尔编织统计的马约拉纳费米子。最近在冷气体中实现的具有高度可调几何形状的光晶格的实验为探索这些新的量子态开辟了新的方向。在这里，我们报告的拓扑非平凡布洛赫带可以自然地出现在一个非中心对称晶格。它诱导可控轨道杂化，产生拓扑能带结构。在这样的带中，当考虑吸引费米子原子时，我们发现在存在现场旋转的情况下，具有有限质心动量的拓扑Fulde-Ferrell超流态。这种拓扑超流体在其边缘支持马约拉纳费米子。实验签名预测冷气体的射频光谱。
2015-05-27 cond-mat.quant-gas
Searching for Unconventional Superfluid in Excitons of Monolayer Semiconductors
本研究指出单层半导体中激子因能谷-轨道耦合和塞曼能导致线性色散，实现非零临界温度的真正长程有序，超越传统BKT范式，为寻找非常规二维超流体提供实验可行系统。
2023-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Topological Fulde-Ferrell Superfluids of a Spin-Orbit Coupled Fermi Gas
拓扑费米超流体在物理学的各个领域都扮演着重要的角色。然而，所有以前的研究都集中在库珀对具有零质心动量的情况下（即正常超流体）。非零动量对的Fulde-Ferrell超流体的拓扑结构一直没有得到研究，直到最近的研究发现，自旋-轨道耦合费米气体中的Fulde-Ferrell超流体在低维实空间中可以容纳Majorana费米子，在三维动量空间中可以容纳Weyl费米子.本文首先讨论了塞曼场作用下光晶格中自旋-轨道耦合费米气体的配对机制，发现自旋-轨道耦合和塞曼场增强了Fulde-Ferrell态，抑制了Larkin-Ovchinnikov态。然后，我们提出了低温相图，包括FF超流体和拓扑FF超流体相在二维和三维。在一维空间中，我们看到了马约拉纳费米子和与相位相关的序参量。在三维空间中，我们给出了Weyl费米子在动量空间中的各向异性线性色散、费米拱和远离$k_{\perp}=0$的无隙性等性质。最后，我们讨论了冷原子系统中探测FF超流体和拓扑FF超流体的可能方法。
2014-12-25 cond-mat.quant-gas
Anderson localization of Cooper pairs and Majorana fermions in an ultracold atomic Fermi gas with synthetic spin-orbit coupling
本文从理论上研究了自旋-轨道耦合超冷原子费米气体在面外塞曼场作用下的两粒子和多粒子Anderson局域化。我们通过精确对角化精确地解决了有限长度系统中的两粒子问题，并在平均场Bogoliubov-de Gennes方法内近似地解决了多粒子问题。在小塞曼场下，系统的局域化性质类似于具有常规$s$-波相互作用的费米气体。随着无序强度的增加，两粒子结合能增加，许多粒子的费米超流性在阈值以上消失。在一个大的塞曼场，其中原子间的相互作用的行为有效地像一个$p$波相互作用，结合能随无序强度的增加而降低，由此产生的拓扑超流性显示出更强大的稳定性，对无序比传统的$s$波超流性。我们还分析了在拓扑相的紧急马约拉纳费米子的局域化性质。我们的结果可以在未来的冷原子实验中进行实验验证，其中自旋轨道耦合可以通过使用两个拉曼激光器人工诱导，准周期势可以通过使用双色光晶格。
2015-12-10 cond-mat.quant-gas
Majorana fermions in quasi-1D and higher dimensional ultracold fermionic optical lattices
我们证明了Majorana费米子（MF）存在于严格一维自旋轨道耦合（SOC）的二维和三维（2D，3D）费米子光晶格中。对于准一维拓扑BCS超流体，在每一端都有多个MF，这些MF在拓扑上受到手征对称性的保护。在更高维度的推广中，多个MF形成零能量平坦带。一个额外的实验可调面内塞曼场驱动系统的拓扑富尔德-费雷尔（FF）超流相。我们发现，即使多个MF是强大的对面内塞曼场，如果序参量在不同的链被强制为相同的，他们被破坏的自洽获得FF阶段的序参量是不均匀的边界上。我们的结果对实验工作者在超冷费米子原子的背景下寻找MFs是有用的。
2014-01-20 cond-mat.quant-gas
Quantum gas of polar molecules ensembles at ultralow temperatures: f-wave superfluids
我们研究了二维双层系统中费米子极性分子的新型f波超流体，该系统的偶极矩垂直于层的方向极化，而在不同层中的方向相反。BCS间隙方程的解决方案表明，这些非常规的超流体出现在温度上的femtokelvin的水平，开辟了新的可能性，探索拓扑f+i f相位，量子干涉和马约拉纳费米子在实验中与超冷极性分子。这种有趣的新颖的f波配对的实验实现进行了讨论。
2017-06-29 cond-mat.quant-gas
Topological superfluids in two-dimensional Fermi gas with Rashba spin-orbit coupling
超冷原子中自旋轨道耦合（SOC）的实现引发了基于平均场论的简并费米气体中拓扑超流体的深入探索，目前还未见实验报道。在这里，我们通过数值精确的量子蒙特卡罗方法演示了系统中的拓扑相变。在没有预先假设的情况下，我们的无偏实空间计算表明，自旋-轨道耦合可以稳定弱SOC制度中的非常规配对，其中Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov配对与Bardeen-Cooper-Schrieffer配对共存。此外，我们利用自旋极化在时反不变动量处的跳跃来描述拓扑相变，发现临界指数偏离了平均场论。我们的结果为寻找具有简并费米气体的非常规配对和拓扑超流体铺平了道路。
2021-09-10 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Unconventional superfluidity induced by spin-orbital coupling in a polarized two-dimensional Fermi gas
研究表明，在二维费米气体中，由人工光诱导规范场诱导的自旋轨道耦合可以完全恢复被布居不平衡抑制的超流性，导致非常规的超流态，要么具有拓扑Majorana费米子激发，要么在$p_{x}\pm ip_{y}$配对通道中分别显示出三重态与自旋上（下）分量的混合.我们自洽地计算了费什巴赫共振BCS侧的零温相图，并表明通过测量弱势阱中二维原子云的密度分布，可以揭示不同超流态之间的相变.
2011-10-11 cond-mat.quant-gas
Accurate projective two-band description of topological superfluidity in spin-orbit-coupled Fermi gases
自旋轨道耦合和塞曼分裂在超冷费米气体的相互作用产生了拓扑超流相在两个空间维度，可以主机异国情调的马约拉纳激发。到目前为止，理论模型是基于四带Bogoliubov-de Gennes形式主义的结合自旋1/2和粒子-空穴自由度。在这里，我们提出了一个更简单，但准确的，两个波段的描述基础上控制良好的投影技术，提供了一个新的平台，探索类比与手性p波超流性和详细的未来研究空间不均匀的情况。
2018-06-18 cond-mat.quant-gas
Collisions of Majorana Zero Modes
本文研究自旋轨道耦合费米子超流体中马约拉纳零模的碰撞，发现零能劈裂产生排斥力使碰撞呈弹性排斥，为拓扑量子计算提供新见解。
2023-12-26 cond-mat.quant-gas
Dark Solitons with Majorana Fermions in Spin-Orbit-Coupled Fermi Gases
我们发现，在自旋轨道耦合的高自旋不平衡费米气体中，可以存在单个暗孤子，其中自旋轨道耦合有利于均匀超流体而不是非均匀的Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov态，导致在高度不平衡的气体中产生暗孤子激发.在临界自旋不平衡以上，两个拓扑马约拉纳费米子（MF）可以共存于一个暗孤子中，这为通过控制孤子来操纵MF铺平了道路。在拓扑转变点处，孤子两端的原子密度差突然消失，这为拓扑孤子的识别提供了一个信号。
2014-09-26 cond-mat.quant-gas
Realizing Universal Majorana Fermionic Quantum Computation
Majorana-费米子量子计算（MFQC）是由Bravyi和Kitaev提出的（参见参考文献\cite{Kitaev}），其中由Majorana费米子构建的故障洪流（非拓扑）量子计算机可能比由可区分的两态系统构建的量子计算机更有效。然而，到目前为止，人们还不知道如何在物理系统中实现MFQC。在本文中，我们提出了一种可能的实现MFQC。我们发现，p波超导体或超流体的线缺陷的末端将捕获一个Majorana零模，这将成为MFQC的起点。然后，我们展示了如何操纵马约拉纳费米子做通用MFQC，它具有独特的可能性，高层次的本地可控性，个别寻址，并读出的量子态的个别组成元素，通过使用及时的冷原子技术。
2013-05-01 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Three-component topological superfluid in one-dimensional Fermi gases with spin-orbit coupling
本文从理论上研究了塞曼场存在下的一维三组分自旋轨道耦合费米气体。通过求解Bogoliubov-de-Gennes方程，得到了在给定化学势和序参量下的相图。结果表明，随着塞曼场强度的增加，系统经历了从Bardeen-Cooper-Schrieffer超流到拓扑超流的相变。通过与二组分系统的比较，我们发现，除了从平凡超流到非平凡拓扑超流的拓扑相变外，系统始终处于非平凡拓扑超流中，并且随着磁场的增加，系统存在两个Majorana零能区.我们发现在一定的参数范围内，三组分自旋轨道耦合费米气体由于所需的磁场较小，更适合于实验实现。因此，我们提出了一个有希望的候选人实现拓扑超流体。
2014-08-25 cond-mat.quant-gas
Exotic superfluid of trapped Fermi gases with spin-orbit coupling in dimensional crossover
在x方向上原子自由运动，y方向上最近的管之间允许隧穿的混合维系统中，研究了具有自旋-轨道耦合的简并费米气体的奇异超流相.利用平均场方法，我们得到了系统在准一维到准二维的维度交叉过程中的相图。在弱隧穿情况下，我们发现了拓扑态和Majorana边模的存在，而在相反的情况下，我们得到了一个包含两种超流节相和带隙超流相的丰富相图.结果表明，准一维有利于拓扑配对，准二维有利于节结配对。
2016-01-30 cond-mat.quant-gas
Coexistence of topological and nontopological Fermi-superfluid phases
二维自旋不平衡费米气体具有s波配对和自旋轨道耦合，被认为是实现拓扑手征p波超流体的一个很有前途的平台。在s波配对的BCS极限中，即，当库珀对仅弱束缚时，系统通过增加塞曼自旋分裂能驱动的二级跃迁进入拓扑相。较强的两粒子相互作用导致系统发生BCS-BEC交叉，在此过程中拓扑转变为一级。因此，拓扑超流体和非拓扑超流体共存于由s波相互作用强度和塞曼能量跨越的相空间扩展区域中的空间分离域中。在这里，我们研究这个相位共存区理论上使用零温度平均场的方法。精确的数值结果来说明共存相的基本物理特性，并验证弱自旋轨道耦合的近似解析描述。除了扩展我们目前的理解自旋不平衡的超流费米系统，本方法还提供了一个平台，为未来的研究非常规马约拉纳激发，根据拓扑结构，应该存在于共存的拓扑和非拓扑超流部分的系统之间的内部接口。
2022-11-16 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Gapless topological Fulde-Ferrell superfluidity in spin-orbit coupled Fermi gases
拓扑超流体通常指的是一种在体相中有间隙而在边界上有金属的超流体状态。本文报道了在二维自旋轨道耦合费米气体中，在面内和面外塞曼场的共同作用下，可以产生具有非均匀Fulde-Ferrell配对序参量的无间隙、拓扑非平凡的超流体.由自旋-轨道耦合和面内塞曼场引起的Fulde-Ferrell配对是这种无间隙特征的原因。这种奇异的超流体具有显着的Berezinskiii-Kosterlitz-BKT（BKT）转变温度，并具有强大的Majorana边缘模式，由于其拓扑性质，对无序。
2014-07-16 cond-mat.quant-gas
Berezinskii-Kosterlitz-Thouless Phase Transition in 2D Spin-Orbit Coupled Fulde-Ferrell Superfluids
传统的塞曼场诱导的Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov（FFLO）超流体的实验观测一直受到各种挑战的阻碍，特别是低维系统的要求。在2D中，有限的温度相位波动导致FFLO超流体的Berezinskiii-Kosterlitz-BKT（Berezinskiii-Kosterlitz-BKT）转变温度非常小，这引起了人们对其实验可观测性的严重关注。最近的研究表明，FFLO超流体可以通过Rashba自旋-轨道耦合费米气体在塞曼场作用下实现，这也可以支持拓扑激发，如二维的Majorana费米子。在这里，我们解决了该系统中的有限温度BKT转变问题，该系统可能表现出有间隙、无间隙、拓扑和无间隙的拓扑FF相。我们发现一个大的BKT转变温度，由于大的有效超流密度，使其有可能在有限的温度下观察二维FF超流。此外，我们表明，无间隙FF超流体可以是稳定的，由于其积极的超流体密度。这些发现为有限温度下二维带隙和无隙FF超流体及其相关拓扑激发的实验观察铺平了道路。
2015-03-22 cond-mat.quant-gas
Impurity probe of topological superfluid in one-dimensional spin-orbit coupled atomic Fermi gases
通过自洽求解微观Bogoliubov-de Gennes方程，研究了一维原子拓扑超流体中非磁性杂质在谐振子势阱中的散射。与拓扑平凡的Bardeen-Cooper-Schrieffer \textit{s}波超流体形成鲜明对比的是，拓扑超流体可以拥有一个束缚于局域非磁性杂质的中间带隙态。对于强杂质散射，束缚态变得普适，能量几乎为零，波函数严格遵循马约拉纳费米子的对称性。我们认为，这种普遍束缚态的观测可能是描述拓扑超流体拓扑性质的一个有用证据。我们的预言适用于二维光晶格中自旋轨道耦合的$^{40}$ K原子的超冷共振相互作用费米气体。
2013-01-20 cond-mat.quant-gas quant-ph
Phase Diagram of a Spin-Orbit Coupled Fermi Gases in a Bilayer Optical Lattice
研究了双层光晶格中自旋轨道耦合费米气体中螺旋超流相的稳定性。在平均场框架下构造了系统的相图。我们调查的拓扑性质的超流相的费米表面拓扑不变量的非平凡应用我们的时间反演不变系统的费米表面上的退化。我们发现在半满情况下的相图中存在一级相边界，并且超流相都是拓扑平凡的。当填充分数偏离半填充时，超流相是拓扑非平凡的。在拓扑非平凡的超流相，一个完整的配对间隙存在于体和无间隙的螺旋Majorana边缘状态存在于边界处。
2013-01-29 cond-mat.quant-gas
Effective p-wave interaction and topological superfluids in s-wave quantum gases
冷原子中的p波相互作用可能产生奇异的拓扑超流体。然而，在冷原子系统中实现p波相互作用在实验上具有挑战性。本文提出了一种在传统的$s$-波相互作用量子气体中合成有效的$p$ -波相互作用的简单方案。其核心思想是将原子加载到自旋相关的光晶格势中。通过两个涉及自旋为1/2的费米子的具体例子，我们展示了如何将原系统映射到一个描述无自旋费米子与最近邻p波相互作用的模型，该模型的基态可以是拓扑超流体，在适当的条件下支持Majorana费米子.我们的方案的优点是不需要自旋轨道耦合或将原子加载到更高轨道上，而这是在$s$波量子气体中合成有效的$p$波相互作用的关键，并可能为实现$p$波拓扑超流体提供一条全新的途径。
2016-03-30 cond-mat.quant-gas
1D topological chains with Majorana fermions in 2D non-topological optical lattices
最近在实验上实现了冷原子的一维等Rashba-Dresselhaus自旋轨道耦合（ERD-SOC），为实现和观测Majorana费米子（MFs）提供了一个无无序的平台，类似于研究得很好的固态纳米线/超导体异质结构。然而，相应的一维冷原子链具有强烈的量子涨落，这可能会破坏超流体和MF。在这封信中，我们表明，这种具有MF的1D拓扑链可以根据需要在具有1D ERD-SOC的2D非拓扑光晶格中产生，通过使用实验上已经实现的原子气体显微镜或图案化的（例如，双阱或三阱）光晶格。我们的方案中的所有成分都已在实验上实现，它们的组合可能为清洁系统中的MF实验观察铺平道路。
2015-03-05 cond-mat.quant-gas
The roton-assisted chiral p-wave superfluid in a quasi-two-dimensional dipolar Bose-Fermi quantum gas mixture
手征p波（p_x \pm ip_y）超流体近年来引起了人们的广泛关注，主要是因为它的涡旋核支持一个Majorana费米子，由于它的非阿贝尔统计，可以用来实现拓扑量子计算.在准二维（2D）空间中将偶极玻色子与费米子混合提供了使用旋子最小值作为工程费米子之间声子诱导的吸引相互作用的工具的机会。本文采用Hartree-Fock-Bogoliubov方法研究了准二维偶极玻色-费米混合体中的p波超流对。我们发现，通过降低旋子最小值来增强诱导相互作用可以影响混合物的稳定性以及费米子的有效质量。我们还表明，可以调整系统的稳定区域中的手征p-波超流配对可以共振增强，通过降低附近的声子的能量成本的最小旋转。
2013-09-04 cond-mat.quant-gas
Who is the Lord of the Rings: Majorana, Dirac or Lifshitz? The Spin-Orbit-Zeeman Saga in Ultra-cold Fermions
讨论了自旋轨道、塞曼场和相互作用变化时，超冷费米子超流相动量空间零能激发环的出现。我们表明，包含环的节点具有非平凡的拓扑不变量的阶段，不同的拓扑相位之间的相变属于Lifshitz类。当穿越相界时，处于无隙相的无质量狄拉克费米子消失，在相界处产生零模马约拉纳费米子，然后在有隙相中变成有质量狄拉克费米子。我们通过激发光谱、光谱函数和动量分布等光谱性质对这些可调拓扑相变进行了表征。由于环的出现或消失导致动量空间的拓扑转变，我们得出结论，Lifshitz是环的主。
2011-12-30 cond-mat.quant-gas
Effects of Gapless Bosonic Fluctuations on Majorana Fermions in Atomic Wire Coupled to a Molecular Reservoir
本文讨论了在拓扑原子线与超流分子气体无隙耦合系统中，量子涨落和热涨落对Majorana边缘态的影响。我们发现，马约拉纳边缘状态之间的耦合仍然指数衰减的长度的导线，即使在有限的温度小于能隙的散装激发线。这种指数依赖性仅由马约拉纳状态的本地化长度控制。波动，另一方面，提供了占主导地位的贡献，指数前的因素，这与温度和电线的长度增加。更重要的是，热涨落引起的衰减的初始相关性之间的马约拉纳边缘状态的稳定值后，一些热化时间。这个固定值对温度和线的长度敏感，并且虽然在热力学极限中消失，但在足够低的温度下在介观系统中仍然是可行的。热化时间，另一方面，被发现是远远大于典型的时间尺度的线，是足够的量子操作与马约拉纳费米子之前的温度诱导的退相干集。
2015-08-13 cond-mat.quant-gas
Topological phase transitions in ultra-cold Fermi superfluids: the evolution from BCS to BEC under artificial spin-orbit fields
讨论了超冷费米超流体中由相互作用和人工自旋轨道场引起的拓扑相变。我们构造了零温和有限温下布居不平衡系统的相图，并分析了各种相变的光谱和热力学性质。对于平衡系统，从BCS到BEC超流体的演化在存在自旋轨道效应的情况下只是一个交叉，因为系统仍然完全带隙，即使出现了序参量的三重态分量。然而，对于不平衡的人口，自旋轨道场诱导的三重态组件的序参量，产生节点的准粒子激发光谱导致散装拓扑相变的Lifshitz型。此外，存在一个完全带隙的阶段，其中发生从间接到直接能隙的交叉，但没有发生拓扑过渡到具有马约拉纳费米子边缘态的带隙阶段。
2011-08-23 cond-mat.quant-gas
Higher-order topological superconductivity: possible realization in Fermi gases and Sr$_2$RuO$_4$
我们提出在双层自旋极化费米气体超流体中实现二阶拓扑超导。我们专注于系统层内手性$p$波配对和可调层间跳跃和层间相互作用。在适当的情况下，层间偶宇称$s$ -或$d$ -波配对可以与层内$p$ -波共存。我们的模型支持本地化的马约拉纳零模式不仅在系统几何形状的角落，但也在某些一维缺陷，如晶格线缺陷和超流域壁的终端。我们展示了如何这样的拓扑相位和马约拉纳零模式，其中可以通过调整层间配对和跳跃的多种方式进行操作。推广到自旋系统，我们进一步提出，假定的$p$波超导体Sr $_{2}$ RuO $_{4}$，当受到单轴应变，也可以实现所需的拓扑相。
2019-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Ripple Signatures of Majorana Hybridization across a Topological Quantum Quench
School of Physics, Henan Normal University（河南师范大学物理学院）；School of Science, Westlake University（西湖大学理学院）；Institute of Natural Sciences, Westlake Institute for Advanced Study（西湖高等研究院自然科学研究院）
本文采用自洽含时Bogoliubov-de Gennes理论，研究拓扑淬火费米超流体中马约拉纳边界模的演化，发现波纹结构源于马约拉纳边界态的杂化干涉，为探测马约拉纳物理提供了非平衡新方法。
2026-08-12 cond-mat.quant-gas physics.optics
