A topological Josephson junction platform for creating, manipulating, and braiding Majorana bound states
作为对确定平台，其中马约拉纳束缚态可以实现和操纵，以执行量子位操作的激烈努力的一部分，我们提出了一个拓扑约瑟夫森结架构，实现这些功能，可以实验实现。该平台使用沉积在拓扑绝缘体膜上的常规超导电极来形成邻近耦合横向约瑟夫森结的网络。穿过结势垒网络的磁场产生约瑟夫森涡旋，其具有局部在结中的马约拉纳束缚态，其中局部相位差是$π$的奇数倍，即，附接到约瑟夫森涡旋的核。这使我们能够通过移动约瑟夫森涡旋来操纵马约拉纳态，实现这些系统独有的功能，而不是其他系统，例如由拓扑超导体纳米线组成的系统。我们描述的协议：1）通过交换编织定域马约拉纳态，2）控制相邻定域马约拉纳态的分离并因此耦合以通过马约拉纳模的杂化实现非阿贝尔旋转，以及3）读出由这种操作引起的非定域宇称相关的变化。这些方案利用电流脉冲和局部磁场脉冲的应用来控制涡旋的位置，并测量约瑟夫森电流-相位关系来揭示马约拉纳束缚态的存在。我们描述的架构和方案的背景下，目前正在进行的实验。
2020-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magneto-Josephson effects and Majorana bound states in quantum wires
马约拉纳束缚态的一个显著特征是它们产生的奇异约瑟夫森效应，经典的例子是跨结相位差具有4π周期性的分数约瑟夫森电流。最近的研究表明，拓扑绝缘体边缘支持一种新的“磁约瑟夫森效应”，即无耗散电流表现出4π周期依赖性，也对结的两个银行的塞曼场的相对取向。本文研究了自旋轨道耦合量子线结中的磁约瑟夫森效应。与拓扑绝缘体的情况相反，磁约瑟夫森效应的周期性不再遵循严格的超导-磁对偶的哈密顿量。我们采用数值计算以及分析参数，以确定显示异国情调的约瑟夫森物理量子线结的域配置，并阐明与相应的设置拓扑绝缘体边缘的特性差异。为了给实验提供指导，我们还估计了实际参数范围内磁约瑟夫森效应的大小，并比较了马约拉纳相关的贡献与非马约拉纳态共存的2π周期效应。
2013-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
How to measure the Majorana polarization of a topological planar Josephson junction
我们分析了拓扑超导电性，并研究了约瑟夫森型结中金属带诱导的零能模的光谱性质。针对这类准粒子的Majorana极化，我们提出了利用自旋选择Andreev反射方法进行经验探测的可行方法。我们的研究揭示了一个逐渐发展的横向梯度的马约拉纳极化的金属带时，增加其宽度。我们还检查的空间轮廓和极化的Majorana准粒子在存在一个强的静电杂质。我们表明，根据其位置，这样的缺陷可以导致大量本地化的马约拉纳模式。
2020-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Thermal signature of Majorana fermions in Josephson junction
建立了一维拓扑约瑟夫森结（T-JJ）的热导与约瑟夫森电流之间的显著相关性，并在短结极限下导出了两者之间的关系式.结果表明，三个终端T-JJ为我们提供了一个理想的设置，利用独特的相关性，这有助于识别标志的马约拉纳束缚态定位在交界处。我们的方法结合了能隙下库珀对输运和能隙上热激发准粒子输运的信息，是对现有研究的补充。
2019-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Supercurrent blockade in Josephson junctions with a Majorana wire
本文研究了具有马约拉纳费米子端态的拓扑非平凡超导线与s波BCS超导电极隧道耦合的约瑟夫森效应。在S-TS结中，在相当一般的条件下不可能有超电流流动。对于S-TS-S结，体TS准粒子必须是可接近的以具有约瑟夫森效应。在无相互作用的情况下，我们得到了精确的电流-相位关系（CPR），并发现π周期行为与负临界电流弱隧道耦合。然后，充电效应导致异常CPR $I(φ)=I_c \cosφ$，其中奇偶敏感临界电流I_c提供马约拉纳状态的签名。
2012-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson current signatures of the Majorana flat bands on the surface of time-reversal-invariant Weyl and Dirac semimetals
线性约瑟夫森结介导的表面状态的时间反演不变的外尔或狄拉克半金属本地化马约拉纳平坦带的时间反演对称性的保护。结果表明，约瑟夫森电流在$π$相位差处表现出不连续的跳跃，这可以作为Majorana带的实验特征。跳跃的幅度与结宽度和外尔节点之间的动量空间距离成正比。它还表现出一个特性依赖于结的方向。我们证明了跳跃对非零温度和弱非磁无序的影响是鲁棒的。
2017-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dynamic current susceptibility as a probe of Majorana bound states in nanowire-based Josephson junctions
我们从理论上研究了基于半导体纳米线的约瑟夫森结在随时间变化的磁通偏置下的特性。我们建立了一个通用的密度矩阵方法的Majorana结的动态响应，并计算所得的磁通依赖的磁化率使用微观和有效的低能量描述的纳米线。我们发现，对角分量的磁化率，与动态的马约拉纳州人口，占主导地位的标准久保贡献范围广泛的实验相关参数。对角项，迄今为止未探索的马约拉纳物理学的背景下，允许准确地探测存在的马约拉纳结合态的结。
2017-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Critical Current Anomaly at the Topological Quantum Phase Transition in a Majorana Josephson Junction
拓扑约瑟夫森结中的马约拉纳束缚态诱导了4？周期电流相位关系直接检测4？准粒子中毒使周期性复杂化。我们发现，马约拉纳束缚态的信号也异常增强的临界电流的结。我们展示了纳米线约瑟夫森结在变化的塞曼场作用下的临界电流的形貌，并揭示了拓扑量子相变点处的一个尖锐的台阶特征，该特征来自于临界电流在拓扑区域的异常增强.在多带线中，对于偶数个带，反常增强消失，其中Majorana束缚态融合成Andreev束缚态。这种反常的临界电流增强直接表明了Majorana束缚态的存在，也为拓扑量子相变提供了有效的信号。
2017-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Enhancing the Josephson diode effect with Majorana bound states
本研究探讨马约拉纳束缚态对约瑟夫森二极管效应的增强作用，发现拓扑相中的马约拉纳束缚态会引发不对称安德列夫能谱，使正、负超流临界电流产生差异，从而增强约瑟夫森二极管效应，为利用拓扑超导提升约瑟夫森二极管功能提供了依据。
2024-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Degeneracy of Majorana bound states and fractional Josephson effect in a dirty SNS junction
本文利用哈密顿量的手征对称性，研究了二维$p$ -波超导体/脏正常金属/ $p$ -波超导体结中多个Majorana费米子的稳定性.当结$φ$的相位差为$π$时，我们将证明正常金属中所有的Majorana束缚态都属于相同的手征。由于这种纯手征特征，即使在随机势的存在下，马约拉纳束缚态在零能量处也保持了高度的简并性。因此，通过简并MBS的库珀对的谐振传输在$φ=π-0^+$处携带约瑟夫森电流，这解释了在许多先前的论文中讨论的分数电流-相位关系。
2016-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Microwave signatures of Majorana states in a topological Josephson junction
我们发现的拓扑约瑟夫森结$Y(ω,φ_0, T)$的导纳作为一个函数的频率$ω$，静态相位偏置$φ_0$施加到超导引线，和温度$T$。$Y$的耗散部分允许结中的子带隙态的光谱。涉及Majorana（$\mathcal{M}$）双峰的跃迁的共振频率$ω_{\mathcal{M}, n} (φ_0)$在$φ_0=π$处表现出$φ_0$依赖性的特征扭结。与去耦的马约拉纳态相关的扭结在任何温度下都保持尖锐，相应的光谱线都是明亮的，只要引线是超导的。所发展的理论可能有助于从微波光谱中提取有关Majorana态的定量信息。
2015-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Non-Hermitian Josephson junctions with four Majorana zero modes
Uppsala University（乌普萨拉大学）；Kyoto University（京都大学）
研究非赫米特性对约瑟夫森结中四个马约拉纳零模的影响，揭示非赫米拓扑相设计和安德里亚诺夫束缚态操作的可能。
2025-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Boundary-induced Majorana coupling in a planar topological Josephson junction
本研究针对三维拓扑绝缘体表面的平面拓扑约瑟夫森结，发现结内外模式隧穿可诱导内部马约拉纳模有效耦合与能裂，解析并数值分析了能裂特性及磁场对夫琅禾费图样的影响，为马约拉纳模特征识别提供依据。
2025-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Identifying Majorana edge and end modes in a Josephson junction of a $p$-wave superconductor with a magnetic barrier
本研究提出二维$p$-波超导体约瑟夫森结模型，发现磁势垒参数调控马约拉纳零模数量，并通过约瑟夫森电流特征区分边缘模与端模。
2025-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Hysteresis from nonlinear dynamics of Majorana modes in topological Josephson junctions
我们发现，拓扑约瑟夫森结提供了一个自然的平台之间的相互作用的约瑟夫森效应和Landau-Zener效应通过一个两能级系统形成的耦合马约拉纳模式。我们通过修改标准教科书中的RSJ模型，考虑到结处的Majorana模的二能级系统，建立了一个量子相干分流结（RSJ）模型。我们表明，两个能级系统的动力学是由一个非线性薛定谔方程和求解方程解析通过映射到一个经典的动力学问题。这种非线性动力学导致了I-V特性的滞后，这可以对最近的实验给出定量的解释。我们还预言了在拓扑超导量子干涉器件中，周期为$h/e$和$h/2e$的两种干涉图样的共存。
2018-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetization dynamics and Majorana fermions in ferromagnetic Josephson junctions along the quantum spin Hall edge
我们研究了量子自旋霍尔绝缘体边缘铁磁序和超导序之间的相互作用。利用互补的解析和自洽的数值方法，我们研究了铁磁约瑟夫森结，并展示了磁性和超导U（1）相之间的直接耦合是如何引起几个不寻常的现象的，这些现象将本系统与它的非拓扑等价系统区分开来。特别是，我们演示了如何异常的电流相位关系触发超导感应磁化动力学，也研究了出现在结中的马约拉纳费米子的空间定位。
2011-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Properties of the Majorana-state tunneling Josephson junction mediated by an interacting quantum dot
我们考虑了一个由两个拓扑超导导线组成的约瑟夫森结模型，该结由一个相互作用的量子点介导。从顶部耦合到点的附加正常电极允许探测其态密度。与点相邻的马约拉纳态穿过结并从点中的结合态杂交。点受到由驱动每条线进入拓扑状态的场的叠加产生的有效磁场的作用，这取决于场之间的角度，引入了点有源能级的可变塞曼分裂。我们发现，电子在点的相互作用减少的特性Majoranas零偏置峰所产生的横向电导通过点，并引入一个整体的不对称的电导。他们还将终态Majoranas之间的杂交重正化为更短的导线。马约拉纳自旋极化由点中的有效磁场决定。相位偏置的约瑟夫森电流在热平衡时呈现自旋极化，具有特征的$4π$周期性，当结中存在未成对的Majorana态时，其符号可以改变.我们还观察到自旋相关的马约拉纳态“泄漏”，这可以通过点能级在能级尺度中的位置来控制。
2018-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Floquet Majorana bound states in voltage-biased Planar Josephson Junctions
本文研究了在面内磁场作用下的平面约瑟夫森结在外加直流偏压下的特性。在调谐结两端的偏置电压$V_{\rm J}$时，结的两端被示出为同时具有$0$ -和$π$ -马约拉纳模式。这些模式可以使用扫描隧道显微镜测量或通过从耦合到结的引线的共振Andreev隧道来探测。虽然这些模式大多与结的末端结合，但它们可以通过吸收或发射光子与体相杂交。我们分析了这个过程的数值和分析，证明它可以成为在典型的实验条件下可以忽略不计。运输签名的$0$ -和$π$ -马约拉纳国家被证明是强大的中度障碍。
2020-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological phase diagram of a three-terminal Josephson junction: From the conventional to the Majorana regime
本文研究了三端约瑟夫森结中超导导线在面内磁场$B_x$作用下从$s$波到$p$波（Majorana）相的拓扑相变过程中平均跨导的演化。我们提供了一个完整的描述这种转变作为一个功能的$B_x$和磁通量$Φ$线程的交界处。为此，我们使用一个spinful模型内的形式主义，允许在平等的基础上对待的Andreev subgap水平和连续谱的贡献的dielectric。我们揭示了一个细分的量子化的量子化由于存在的马约拉纳准粒子，反映了有效的泵浦半库珀对电荷的$p$波制度。
2019-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Signatures of Majorana bound states and parity effects in two-dimensional chiral p-wave Josephson junctions
本文研究了介观手征$p$波超导岛耦合形成的约瑟夫森结的拓扑结构。通过分析和数值计算研究了在垂直磁场作用下，约瑟夫森涡旋中的BdG（Bogoliubov-de Gennes）能谱，发现了局域的MBS（Majorana束缚态）。此外，我们证明了一个扩展的MBS的存在，是离域周围的耦合岛，这对约瑟夫森超导和相位动力学的结的外周界有可测量的后果。特别是，我们预测的变化，在临界电流衍射图案中，奇数整数通量节点被解除费米子宇称依赖的方式。我们的竞争随机效应的热噪声和宏观量子隧穿RCSJ框架内的模型，并显示了双峰临界电流分布的出现。我们表明，增加宇称跃迁率抑制双峰性质的分布，从而强烈强调了非平凡的宇称依赖性质的多体基态。最后，我们考虑了三个岛屿的三结几何形状，并讨论了可能的方案编织马约拉纳束缚态移动的约瑟夫森涡，他们绑定。
2022-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observing Majorana bound states of Josephson vortices in topological superconductors
近年来，在凝聚态系统中对马约拉纳费米子态进行了深入的研究。预测在某些非常规超导体中，它们被定位在涡旋的核心上，已知它们的存在使大块涡旋的交换统计非阿贝尔。本文研究了拓扑超导体中长约瑟夫森结中相孤子（磁通子）的动力学方程。我们表明，通量将绑定本地化的零能量马约拉纳模式，因此将表现为非阿贝尔任意子。通量子的低质量，以及其实验观察到的量子机械波样的性质，将使其成为一个合适的候选人涡旋干涉实验证明非阿贝尔统计。我们建议两个实验，可能会揭示存在的零模式进行的通量。具体的实验实现也将讨论。
2011-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Detection of Majorana bound states by thermodynamically stable $4π$-periodic D.C. Josephson current
提出了一种利用超导相位差具有$4π$ -周期性的超导稳定直流约瑟夫森电流探测马约拉纳束缚态的方案。$4π$ -在拓扑超导约瑟夫森结中发现的周期性。该方案由一个耦合到两个s波超导引线的量子点和一个两端支撑两个多量子点的浮动拓扑超导体组成，只利用了局域塞曼场和多量子点的奇异螺旋和自厄米特性质的相互作用，而不需要费米子宇称守恒，也不依赖于多量子点的零能性质.因此，我们的直流$4π$ -周期性对两个MBS之间的重叠和各种系统参数，包括局部库仑相互作用，隧穿不对称性，和超导能隙的宽度，这有利于实验检测的MBS之间是鲁棒的。
2014-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Signatures of Majorana Fermions in Topological Insulator Josephson Junction Devices
本文从理论上研究了拓扑绝缘体上的线性约瑟夫森结结构的电流和低频噪声，其中超导体形成一个闭合环，电流从环内外的正常区注入。我们发现，这种几何形状提供了一个签名的存在下的无间隙的1D马约拉纳费米子模式，预测在通道中的相位差π时，通过环的磁通量控制，是π。我们表明，对于低温，当通过π时，线性电导发生跳跃，并伴有环内外电流之间的非局部相关性。我们计算这些功能对温度，电压和线性尺寸的依赖关系，并讨论了实验的影响。
2014-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin-Dependent Signatures of Majorana Vortex Fusion within Planar Josephson Junctions
研究了具有 Rashba 自旋轨道耦合的平面 Josephson 结中 Majorana 涡旋融合的自旋相关特征，发现融合诱导宇称依赖磁矩，提出通过自旋分辨 Andreev 电导测量探测 Majorana 零模自旋性质，为拓扑量子计算的实验验证铺路。
2024-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Parity-controlled $2π$ Josephson effect mediated by Majorana Kramers pairs
我们研究了一个时间反演不变的拓扑超导岛托管空间分离的马约拉纳Kramers对，与两个s波超导导线的弱隧道耦合。当拓扑超导岛处于库仑阻塞状态时，我们预测由于Majorana Kramers对介导的库珀对的非局域转移，两个引线之间会产生约瑟夫森电流.有趣的是，我们发现约瑟夫森电流的符号是由岛上所有四个马约拉纳束缚态的联合宇称控制的。因此，这种宇称控制的约瑟夫森效应可以用于基于马约拉纳的量子计算中的量子比特读出。
2018-01-10 cond-mat.mes-hall
Skyrmion Control of Majorana States in Planar Josephson Junctions
平面约瑟夫森结提供了一个多功能的平台，替代基于几何形状的马约拉纳束缚态的产生，由于拓扑超导性的附加相位可调谐性。在二维电子气中，手征磁性和超导性的邻近感应显示出操纵拓扑超导性的显著前景。在这里，我们考虑一个约瑟夫森结涉及的skyrmion晶体，并表明手性磁性的skyrmion可以创建和控制的马约拉纳束缚态，而不需要一个内在的Rashba自旋轨道耦合。有趣的是，在我们的几何中的Majorana束缚态在结处的零相位差处被鲁棒地实现。skyrmion半径，外部可调的磁场或磁各向异性，带来了独特的控制功能的马约拉纳束缚态。
2021-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Proposal for a flux qubit in a dc SQUID with the $4π$ period Josephson effect
构建适合量子计算的量子比特仍然是一个值得注意的挑战。在这里，我们提出了一个超导磁通量子比特的直流SQUID结构，形成一个传统的绝缘体约瑟夫森结和拓扑纳米线约瑟夫森结与马约拉纳束缚态。零能马约拉纳束缚态在纳米线结中传输$4π$周期约瑟夫森电流。绝缘体结中的这种$4π$周期约瑟夫森效应和对流$2π$周期约瑟夫森效应之间的相互作用在SQUID中诱导双阱势能景观。结果，SQUID的两个最低能级与其它能级隔离。这两个能级显示了相互矛盾的循环超电流，因此可以用作通量量子比特。我们发现这种磁通量子比特具有对外部噪声稳定、对系统参数偏差的容忍度以及对大量数据的可扩展性等优点。此外，我们还演示了如何通过调整结参数来耦合这个通量量子比特与Majorana量子比特，以及如何使用这种耦合来操纵Majorana量子比特。
2015-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Non-Equilibrium Charge Dynamics in Majorana-Josephson Devices
我们研究了引入Majorana束缚态的影响，由一个接近的半导体纳米线的拓扑制度，到电流偏置的电容约瑟夫森结，从而增加离域状态下的超导能隙。我们发现，这定性地改变了系统的电荷动力学，减少布洛赫振荡的作用，并导致单粒子隧道效应占主导地位。我们充分表征由此产生的电荷动态和相关的电压和电流信号。我们的工作揭示了静态和时变驾驶模式下丰富的行为景观。这可以直接归因于马约拉纳束缚态的存在，其用作电荷传输的途径并使马约拉纳-约瑟夫森器件能够非平衡激发。
2018-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Observation of the fractional ac Josephson effect: the signature of Majorana particles
支持马约拉纳费米子的拓扑超导体被认为是在耦合到超导体的一维半导体线中实现的。这样的激发有望表现出非阿贝尔统计，并可用于实现量子门，从局部源的退相干拓扑保护。在这里，我们报告的分数交流的观察。半导体/超导体InSb/Nb纳米线结中的约瑟夫森效应，拓扑物质的标志。当在没有外部磁场的情况下用射频f照射结时，观察到具有高度hf/2 e的量子化电压阶跃（Shapiro阶跃），如对于常规超导体结所预期的，其中超导电流由电荷-2e库珀对承载。在高磁场下，第一个Shapiro台阶的高度加倍到hf/e，表明超电流是由电荷-e准粒子携带的。这是马约拉纳费米子的一个独特的签名，难以捉摸的粒子预测ca。八十年前。
2012-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Transport theory for topological Josephson junctions with a Majorana qubit
我们构建了一个半经典理论的拓扑结的运输从微观哈密顿量，全面包括马约拉纳量子比特之间的相互作用，约瑟夫森阶段，和耗散过程。利用路径积分方法，我们导出了一组半经典运动方程，可以用来计算约瑟夫森相位和马约拉纳量子比特的时间演化。在方程中，我们揭示了丰富的动力学现象，如量子比特诱导的电荷泵，有效的自旋轨道力矩，吉尔伯特阻尼。我们证明了这些动力学现象的影响上的运输签名的交界处。我们应用该理论研究了结的Shapiro阶跃，发现了由于Majorana量子比特的动力学反馈对第一个Shapiro阶跃的抑制。
2022-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Floquet Majorana zero and $π$ modes in planar Josephson junctions
我们展示了如何Floquet马约拉纳费米子可以通过实验实现定期驱动的固态平台。该系统包括由包含具有Rashba自旋轨道耦合和塞曼场的2D电子气（2DEG）的邻近异质结构制成的平面约瑟夫森结。我们将结的亚能隙Andreev束缚态映射到一个有效的一维Kitaev模型中，该模型包含长程跳跃和配对项。使用这个有效的模型，我们研究了系统的化学势的周期性驱动的响应，通过微波通过顶栅施加。我们使用散装Floquet拓扑不变量的零和$π$马约拉纳模式的实验现实参数的数量来表征系统。我们提出了这些模式的微分电导和局域态密度的签名。一个值得注意的特点是，当马约拉纳零和$π$模式都存在时，驱动器的次谐波响应，从而打开了使用此功能来清楚地识别马约拉纳模式的可能性。我们强调了这些功能的鲁棒性的混乱，并表明，尽管杂交由于长的本地化长度，次谐波响应的主要功能仍然是可识别的实验系统，是容易接近。
2018-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson-Majorana cycle in topological single-electron hybrid transistors
通过与正常电极和超导电极接触的小拓扑超导岛的电荷传输通过一个循环发生，该循环涉及库珀对的相干振荡和通过马约拉纳束缚态隧穿进入/离开正常电极，即约瑟夫森-马约拉纳循环。我们通过研究超导体-拓扑超导体-正常金属单电子晶体管的电流-电压特性来说明这一机制。在低偏压和温度下，约瑟夫森-马约拉纳循环是主要的传输机制。我们讨论了一个三端的配置，其中的马约拉纳束缚态的非局部字符是紧急的。
2013-07-24 cond-mat.mes-hall
Anomalous $h/2e$ periodicity and Majorana zero modes in chiral Josephson junctions
本文揭示了手性约瑟夫森结中手性Andreev边缘态耦合导致$h/2e$磁通周期性的机制，并指出该周期性与结两端鲁棒的马约拉纳零能模同源，从而提供了一种通过夫琅禾费振荡周期识别马约拉纳零能模区间的方法。
2023-12-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Two-Channel Kondo Physics in a Majorana Island Coupled to a Josephson Junction
我们研究了通过约瑟夫森结耦合到大块超导体和多个外部正常引线的马约拉纳岛。在没有Josephson耦合的情况下，该系统显示出拓扑Kondo态，这是最近被大量研究的。然而，我们发现，这种状态是不稳定的，甚至小约瑟夫森耦合，而不是导致在低温下$T$到一个新的固定点。最有趣的是三个外部引线的情况，形成了长期寻求的双通道近藤效应的最小电子实现。虽然$T=0$电导对应于简单的共振Andreev反射，但主要的$T$依赖性形成了非费米液体性质的实验指纹。
2016-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Dynamics of Majorana States in a Topological Josephson Junction
拓扑约瑟夫森结携带4 π周期束缚态。施加到结的有限偏压通过动态地将其耦合到连续体来限制束缚态的寿命。另一个特征时间尺度，相位调整时间，是由电路的电阻“看到”的结。我们表明，4 π周期性体现在夏皮罗步骤的奇偶效应，只有当相位调整时间短于束缚态的寿命。在约瑟夫森频率的一半处的电流噪声频谱中的峰值的存在是4pi周期性的更鲁棒的表现，因为它持续任意长的相位调整时间。我们指定，在电路参数方面，必要的条件，观察的表现形式的4 π周期性的噪声谱和夏皮罗步骤测量。
2013-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana bound state parity exchanges in planar Josephson junctions
提出一种通过中心化量子点耦合，在平面拓扑超导体四向交叉结的马约拉纳束缚态间利用电压脉冲和量子点电荷投影测量实现宇称交换与单量子比特操作的方案。
2024-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Strongly interacting Majorana modes in an array of Josephson junctions
一系列超导岛与半导体纳米线在正确的制度提供了一个宏观实现Kitaev的玩具模型马约拉纳线。我们发现，相邻岛屿之间的电容耦合导致马约拉纳模式之间的有效相互作用。我们证明了即使强排斥相互作用最终使系统进入Mott绝缘态，对于任意的强相互作用，（平凡的）带绝缘体和（平凡的）莫特绝缘体之间的竞争也会导致相互排斥的拓扑绝缘态.
2015-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Influence of an embedded quantum dot on the Josephson effect in the topological superconducting junction with Majorana doublets
在时间反演不变的马约拉纳纳米线的每一端可以实现一个马约拉纳双峰。我们研究了不同偶极间耦合方式对Majorana偶极呈现结的约瑟夫森效应的影响。研究发现，当Majorana双态通过非磁性量子点间接耦合时，只发生正常的约瑟夫森效应，系统中的费米子宇称只影响电流的方向和幅度。然而，在奇宇称情形下，在量子点上施加有限的磁场可以诱导分数约瑟夫森效应的出现。其次，当Majorana二重态之间的直接耦合和间接耦合共存时，无论量子点上的磁场是有限的，都不会发生分数约瑟夫森效应。相反，$π$周期电流有机会在某些特殊情况下出现。通过分析量子点中费米子占据对整个系统中宇称守恒的影响，澄清了所有的结果。我们确定，这项工作将有助于描述点辅助约瑟夫森效应之间的马约拉纳双峰。
2015-01-13 cond-mat.mes-hall
Fano-Josephson effect of Majorana bound states
研究了两条拓扑超导线直接耦合和通过量子点间接耦合形成的Fano-约瑟夫森结中的约瑟夫森电流。发现当两个Majorana零模分别出现在金属丝中时，Fano干涉引起丰富的Josephson相变过程。值得注意的是，在存在适当的直接和间接线间耦合的情况下，分数约瑟夫森效应消失，然后这种结构转变为$0$ -相位正常约瑟夫森结。另一方面，如果有限耦合之间发生的马约拉纳束缚态在每根导线的两端，正常Josepshon电流是鲁棒性的$0$阶段，弱依赖于Fano效应。我们相信，这些结果有助于描述Fano修正的约瑟夫森效应。
2014-11-03 cond-mat.mes-hall
Magneto-Josephson effects in junctions with Majorana bound states
我们研究一维量子系统，支持马约拉纳束缚态在拓扑不同的区域之间的接口。特别地，我们发现在某些自旋-轨道耦合的一维平台，如拓扑绝缘体边缘，存在着粒子-空穴和自旋自由度之间的对偶性。这种二重性导致了先前探索的“分数约瑟夫森效应”的自旋模拟-也就是说，流过磁性结的自旋电流在结的相对磁场角中呈现4π周期性。此外，粒子-空穴自由度和自旋自由度之间的相互作用导致非常规的磁约瑟夫森效应，使得约瑟夫森电流是周期性为4π的磁场取向的函数。
2012-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Majorana bound states in germanium Josephson junctions via phase control
本研究针对含动量三次型自旋轨道相互作用的空穴系统SNSNS平面约瑟夫森结，提出仅通过超导相位差即可诱导拓扑超导相与马约拉纳束缚态的方案，为低无序、弱磁场、强自旋轨道作用的新型马约拉纳束缚态平台提供实验可行路线。
2023-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonreciprocal Equilibrium Josephson Effect of Arbitrary Periodicity from Poor Man's Majorana Zero Modes
Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；CAS Key Laboratory of Theoretical Physics, Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）
研究在Rashba超导体上沉积耦合反铁磁二聚体，发现Yu-Shiba-Rusinov束缚态接近零能时产生穷人版马约拉纳激发，导致非互易约瑟夫森电流和任意周期性平衡约瑟夫森效应，为在拓扑平凡系统中实现马约拉纳行为提供新途径。
2026-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson effect in superconducting wires supporting multiple Majorana edge states
本文研究了一维拓扑超导体中的超导-正常-超导（SNS）约瑟夫森结。的超导相的能量谱的变化进行了研究相结合的紧束缚模型描述的SNS结的数值对角化与适当的低能量有效的哈密顿量的分析。我们发现，四π周期性特征的分数直流约瑟夫森效应被保存。此外，NS结的理想电导与拓扑超导体，托管两个马约拉纳模式在其两端，是一倍的单马约拉纳的情况下相比。最后，我们说明了如何一个非零的超导相位梯度可能会破坏支持多个马约拉纳端态的相位。
2013-03-11 cond-mat.mes-hall
Non-Abelian Evolution of a Majorana Train in a Single Josephson Junction
非阿贝尔任意子统计的证明通常需要对复杂设备进行动态控制，这在现实情况下具有挑战性。我们提出了一个{ \it单}约瑟夫森结来检测Majorana费米子的非阿贝尔统计效应，该费米子由两个有限尺寸的$s$波超导体在磁场下在拓扑绝缘体上形成。在一定的磁场强度下，一个由三个局域马约拉纳费米子组成的训练沿着结出现，而一个扩展的手征马约拉纳费米子则环绕着训练和超导体。交叉点上的直流电压偏置导致训练移动并与扩展的马约拉纳费米子碰撞。这涉及到四个马约拉纳费米子之间的融合伙伴的交换，导致非阿贝尔状态的演化。该演化产生具有可由电压调谐的任意整数$n\ge2$的$2nπ$分数AC约瑟夫森效应。
2019-08-29 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
Manipulation of Majorana fermion, Andreev reflection and Josephson current on topological insulators
本文从理论上研究了三维拓扑绝缘体（TI）表面形成的正常金属（N）/铁磁绝缘体（FI）/超导体（S）结和S/FI/S结的电荷输运性质，其中FI/S界面存在手征Majorana模（CMM）。我们发现N/FI/S和S/FI/S结中产生的CMM对FI区的磁化方向${\bm m}$有非常敏感的控制作用。特别地，S/FI/S结中约瑟夫森电流的电流-相位关系具有既不为0也不为$π$的相移，它可以通过垂直于界面的${\bm m}$分量连续调谐。
2009-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Anomalous Josephson current, incipient time-reversal symmetry breaking, and Majorana bound states in interacting multi-level dots
研究了自旋轨道相互作用、磁场和库仑荷电对多能级量子点的约瑟夫森电流-相位关系I（φ）的综合影响.一个通用的模型，制定和分析的cotunneling制度（弱隧道耦合）和深subgap限制，充分考虑到相互作用的影响。本文确定了观测有限反常超电流I_a=I（φ=0）的条件。对于具有自旋轨道耦合和任意弱塞曼场B的二能级量子点，我们发现在存在相互作用的情况下I_a \propto { \rm sgn}（B）的起始行为，表明时间反演对称性的初始自发破缺。我们还提供了在该系统中实现空间分离（但拓扑不受保护）的Majorana束缚态的条件，这些束缚态在2π周期电流相位关系中具有明显的特征。
2013-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ac Josephson Effect in Topological Josephson Junctions
拓扑超导体允许零能量马约拉纳束缚态在其边界。在这篇综述文章中，我们讨论了如何探测两个拓扑超导体之间的约瑟夫森结中的这些马约拉纳束缚态。在没有施加偏压的情况下，这些状态的存在会产生Andreev束缚态，其能量在超导相位差中周期性地变化$4π$。根据约瑟夫森关系，施加的电压偏置导致动态变化的相位。此外，它导致动态的占领的束缚态通过其非绝热耦合的连续。虽然约瑟夫森关系表明由于束缚态的$4π$周期性而产生的分数约瑟夫森效应，但其可观测性依赖于实验探测时间尺度上束缚态占据的守恒。我们研究了束缚态的寿命，并确定了它必须比较的时间尺度。特别是，我们感兴趣的分数约瑟夫森效应在夏皮罗步骤和电流噪声测量的签名。我们还讨论了零能Majorana态在耗散亚隙电流上的表现。
2013-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
AC Josephson effect in finite-length nanowire junctions with Majorana modes
已经预测，由具有马约拉纳束缚态（MBS）的拓扑纳米线制成的超导结表现出反常的4π周期约瑟夫森效应。然而，找到一个具有这些非常规性质的实验装置是一个严峻的挑战：对于有限长的导线，平衡超电流总是2π周期的，因为具有相同费米子宇称的状态的反交叉是可能的。然而，我们发现，异常生存的交流约瑟夫森效应的瞬态制度。此外，由于量子芝诺效应，瞬态被准粒子中毒保护免受衰变，这固定了马约拉纳量子比特的奇偶性。由此产生的长寿命的交流约瑟夫森瞬变可以有效地用于检测MBS。
2012-06-19 cond-mat.mes-hall
Superconducting islands with semiconductor-nanowire-based topological Josephson junctions
我们从理论上研究了基于超导体-纳米线约瑟夫森结的超导岛，并考虑了在结的光谱中存在亚能隙准粒子激发。我们的方法扩展了超导电荷量子比特的标准模型哈密顿量，并用纳米线结的Bogoliubov-de Gennes哈密顿量代替Josephson势，投影到相关的低能子能隙子空间上。这使得充分纳入子间隙水平的连贯动力学在交界处。形成结的纳米线中的自旋-轨道耦合和塞曼能量的组合效应触发拓扑转变，其中子带隙能级从有限能量Andreev束缚态演变成近零能量Majorana束缚态。控制纳米线结的微观能量尺度（约瑟夫森能量、马约拉纳耦合和马约拉纳能量分裂）与超导岛的充电能量之间的相互作用产生了各种各样的物理机制。基于这种不同的能量尺度的相互作用，我们充分表征的微波响应的交界处，从库珀对盒的transmon制度，并显示如何存在的Majoranas可以通过不同的光谱特征检测。在分裂结的几何形状，等离子体模式耦合到相位分散subgap水平导致从马约拉纳杂交通过Jaynes-Cummings类相互作用。作为这种相互作用的结果，在结中的高阶等离子体激发继承马约拉纳属性，包括$4π$效应。
2020-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson-Current Signatures of Unpaired Floquet Majorana Bound States
本文理论研究了周期性驱动拓扑超导体中未配对Floquet Majorana束缚态对约瑟夫森电流的影响，发现电流具有4π周期性且振幅可通过化学势谐波调控，并揭示了约瑟夫森Floquet求和规则。
2023-01-18 cond-mat.mes-hall
Anomalous Josephson Effect in Topological Insulator-Based Josephson Trijunction
本文研究了在Bi $_2$ Se $_3$上制备的约瑟夫森三结中的反常约瑟夫森效应（AJE），发现当平行于三个单结中的两个施加面内磁场时，T形三结中的AJE显著改变了三结的Majorana相图。在基于拓扑绝缘体的Josephson三结中的这种现象为系统中AJE的存在提供了明确的证据，并可能为拓扑量子计算的Fu-Kane方案中控制Majorana束缚态提供额外的旋钮.
2021-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Odd-frequency Pairing in Josephson Junctions Coupled by Magnetic Textures
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)（西班牙国家研究委员会）
研究铁磁纹理耦合约瑟夫森结中奇频率超导性和马约拉纳物理的可控平台，分析不同磁性和几何条件下诱导配对和能谱特性，揭示拓扑相中马约拉纳束缚态与鲁棒奇频率等自旋三重态配对共存的特性。
2025-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson radiation from nonlinear dynamics of Majorana zero modes
约瑟夫森辐射是探测拓扑超导体中马约拉纳零模的一种有效方法。最近，约瑟夫森辐射的约瑟夫森频率的一半已被实验观察到在碲汞基结，可能从马约拉纳零模式。然而，这种辐射在临界电压以上消失，与以前的理论结果严重矛盾。在这项工作中，我们从理论上获得的辐射光谱定量与实验一致后，包括非线性动力学的马约拉纳状态到标准的反向分流结模型。我们进一步预测两个新的结构的辐射光谱为未来的实验验证：一个中断的发射线和混沌政权。我们开发了一个定点分析来理解所有这些功能。我们的结果解决了理论和实验之间的明显差异，并将激发重新检查的各种拓扑约瑟夫森结的辐射光谱的结构。
2020-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.supr-con
