Control of many electron states in semiconductor quantum dots by non-Abelian vector potentials
量子系统的简并本征态的绝热时间演化提供了用于控制电子态的手段，因为简并能级之间的混合产生矩阵Berry相位。在存在自旋轨道耦合的n型半导体量子点中，电子的哈密顿量在时间反转操作下保持不变，多体基态可能是双简并的.当电子数为奇数时，这种双重简并性可以产生非阿贝尔矢量势。我们发现许多电子波函数的反对称性对矩阵Berry相位没有影响。我们推导出的方程，允许一个调查的电子关联的影响，通过表示非阿贝尔矢量势的单电子非阿贝尔矢量势的多电子系统。
2007-06-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Manifestation of the Exchange Enhancement of the Valley Splitting in the Quantum Hall Effect Regime
本文报道了一种新的硅金属氧化物半导体场效应晶体管在量子霍尔效应下的霍尔电阻R_{xy}的“下沉”效应。随着磁场的增加，霍尔电阻从朗道填充因子ν=6的平台直接移动到ν=4的平台，跳过ν=5的平台。然而，当填充因子接近ν=5时，霍尔电阻急剧“下降”到ν=5平台的特征值1/5（h/e^2），然后返回到1/4（h/e^2）。这被解释为当费米能级位于两个相邻的谷分裂朗道带的中间且扩展态的位置不对称时，谷分裂的振荡交换增强的表现。
2006-02-16 cond-mat.mes-hall
Generation and detection of non-Abelian matrix Berry phases through manipulation of electric confinement potential of a semiconductor quantum dot
在II-VI或III-V族n型半导体量子点中，通过改变限制势的形状，可以用{ \it all electrical means}产生并检测到矩阵Berry相。这是由于在存在自旋-轨道耦合项时的一般对称性考虑。由此产生的2 × 2矩阵Berry相位可以由两个几何原点数来表征。我们研究这些参数如何依赖于封闭绝热路径的形状和面积。我们建议如何在传输测量矩阵Berry相位可能被检测到。
2007-08-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Manifestation of fundamental quantum complementarities in time-domain interference experiments with quantum dots: A theoretical analysis
的理论分析表明，限制在半导体量子点和同一系统的能力，显示干扰的激子的粒子性质之间的基本互补性可以研究在时域干涉实验，类似于目前进行的。这种实验的可行性，包括所需的脉冲参数和环境的失相效应，进行了研究。
2006-07-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phonons as a platform for non-Abelian braiding and its manifestation in layered silicates
物质的拓扑相已经彻底改变了对能带理论的基本理解，并为下一代技术（如低功耗电子学或量子计算机）带来了巨大的希望。单能隙拓扑结构已被广泛探索，大量的材料已被理论上提出和实验观察。这些想法最近被扩展到多间隙拓扑结构与带节点进行非阿贝尔费用，其特征在于不变量所产生的动量空间编织这样的节点。然而，费米-狄拉克分布对电子系统的限制，到目前为止，阻止了在实际材料中的多能隙拓扑结构的实验观察。在这里，我们表明，多间隙拓扑结构和伴随的相变驱动的编织过程中，可以很容易地观察到已知的单层硅酸盐的玻色子声子谱。相关的编织过程可以通过电场和外延应变来控制，并且首次涉及三个以上的带。最后，我们提出，在$Γ$点的能带反转过程可以跟踪以下的拉曼光谱的演变，提供了一个明确的签名，为实验验证的带反转伴随着编织过程。
2021-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Manifestation of anomalous Floquet states with longevity in dynamic fractional Stark ladder with high AC electric fields
基于R矩阵Floquet理论，研究了在太赫兹连续激光驱动下，半导体超晶格中实现的动态分数斯塔克阶梯（DFSL）中Floquet态的共振结构.为此，我们计算对应于具有分数匹配比$η$的Floquet态的寿命的过剩态密度$ρ^{(ex)}(E)$，其中$η$是布洛赫频率$Ω_B$与激光频率$ω$的比率，即，$η=Ω_B/ω$。$η=3/2$的结果表明，在相对高的激光强度的区域中，与具有寿命的Floquet态相关的相当大的峰的出现。基本的物理讨论的解析表达式的$ρ^{(ex)}(E)$和相关的格林函数，其中有质动力耦合包括在一个非微扰的方式。
2015-11-27 cond-mat.mes-hall
How to infer non-Abelian statistics and topological invariants from tunneling conductance properties of realistic Majorana nanowires
我们考虑一个简单的概念性问题，相对于马约拉纳零模式在半导体纳米线：可以测量的非理想值的零偏置电导峰的隧穿实验中被用作一个特性，以预测潜在的拓扑性质的邻近诱导纳米线超导性？特别是，我们定义和计算的拓扑可见性，这是一个变化的拓扑不变量与散射矩阵的系统以及零偏置电导峰高度的隧道测量，在存在耗散加宽，使用现实的纳米线参数连接的拓扑不变量与零偏置隧道电导值。这种耗散加宽存在于（现有的）隧穿测量和（任何未来的）编织实验中，作为有限编织时间的必然结果。拓扑的可见性和电导之间的连接，使我们能够获得现实的编织实验在纳米线的可见性，并得出结论，目前的实验可访问的系统与非理想的零偏置电导峰可能确实表现（具有相当低的可见性）非阿贝尔统计的马约拉纳零模式。在一般情况下，我们发现，大（小）超导能隙（马约拉纳峰分裂）的非阿贝尔编织统计的表现是必不可少的，特别是，零偏置电导值的一半左右的理想量化马约拉纳值应该是足够的实验纳米线的非阿贝尔统计的表现。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall
Experimental and materials considerations for the topological superconducting state in electron and hole doped semiconductors: searching for non-Abelian Majorana modes in 1D nanowires and 2D heterostructures
在s波超导体附近，具有相当大的自旋轨道耦合和塞曼分裂的一维或二维电子或空穴掺杂的半导体杂质半导体可以支持拓扑超导（TS）态。半导体TS状态具有马约拉纳费米子作为在序参量缺陷（例如涡旋和样品边缘）处的局部零能量激发。在这里，我们研究了半导体表面淬火无序对电子和空穴掺杂半导体杂质半导体中TS态稳定性的影响。通过考虑时间反演对称性破缺（由于塞曼分裂）和无序的相互作用，我们推导出TS态超导准粒子能隙的无序抑制的表达式。我们的结论是，无序的影响可以通过增加自旋轨道能量与塞曼分裂的比例最小化。通过给出明确的数字，我们表明，一个稳定的TS状态是可能的，在电子和空穴掺杂的杂质半导体的实验现实值的参数。我们讨论可能合适的半导体材料，这应该是领先的候选人在固态系统中的马约拉纳搜索。
2012-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
SU(2) Non-Abelian Holonomy and Dissipationless Spin Current in Semiconductors
根据我们以前的工作[S。Murakami，N. Nagaosa，S. C. Zhang，Science 301，1348（2003）]中的无耗散量子自旋电流，我们基于线性响应理论和Kubo公式给出了这种新效应的精确量子力学计算。我们指出，即使在p型半导体的Luttinger哈密顿量中存在自旋轨道耦合，也有可能定义一个精确守恒的自旋流.轻空穴和重空穴形成两个Kramers二重态，SU（2）非阿贝尔规范场自然地作用在每个二重态上。这种量子完整性在动量空间中产生了一种曲率结构，其曲率张量直接导致了新颖的无耗散自旋霍尔效应，即，通过电场产生横向自旋电流。本文的结果对半经典近似下得到的自旋流作了量子修正。
2004-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-Abelian Geometric Phases and Conductance of Spin-3/2 Holes
半导体异质结构中的角动量$J=3/2$空穴由于其运动而积累非阿贝尔几何相位。我们提供了一个一般的框架来分析这样的系统和计算电导振荡的一个简单的环几何形状。我们还分析了一个图-8几何捕捉本质上nonabelian干涉效应。
1997-03-25 cond-mat.mes-hall
Quantum Manifestation of Elastic Constants in Nanostructures
通常，在改变低维纳米结构的性质时存在两种不同的效应：由于增加的表面积-体积比而引起的表面效应（SS）和由于在减小的维度中的量子限制而引起的量子尺寸效应（QSE）。SS已被广泛地显示影响纳米结构的弹性常数和机械性能。在这里，我们以铅纳米膜和石墨烯纳米带为模型系统，通过第一性原理计算证明了纳米结构弹性常数的QSE。我们发现，一般QSE是占主导地位的影响金属纳米结构的弹性常数，而SS是更明显的半导体和绝缘体纳米结构。我们的发现在纳米力学的量子方面具有广泛的意义。
2012-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Non-equilibrium correlations and entanglement in a semiconductor hybrid circuit-QED system
本文对微波谐振腔中两个半导体电荷量子比特组成的混合电路-QED系统进行了理论研究。量子比特是根据两个空间分离的双量子点（DQD）的电荷状态定义的，这两个DQD耦合到微波谐振器中的同一光子模式。我们分析了一个运输设置，其中每个DQD是连接到电子水库和偏置的平衡由一个大的电压，并研究如何电子输运跨越每个DQD是修改的耦合到公共谐振器。特别是，我们表明，通过每个DQD的非弹性电流反映了间接的量子比特量子比特的相互作用介导的非共振光子在微波谐振器。作为这种相互作用的结果，两个电荷量子比特在稳定（耗散）状态下保持纠缠。通过远距离DQD的电流之间的有限散粒噪声互相关是这种非平凡稳态纠缠的另一种表现。
2013-10-09 cond-mat.mes-hall
Equilibrium spin currents: Non-Abelian gauge invariance and color diamagnetism in condensed matter
凝聚态物质中的自旋-轨道（SO）相互作用可以用高能物理中称为色场的非阿贝尔势来描述。我表明，这个色场的磁分量不可避免地产生反磁性的色电流，这只是在凝聚态的背景下讨论的平衡自旋电流。因此，这些无耗散的自旋电流代表了具有SO相互作用的系统的普遍性质。在具有线性SO耦合的半导体中，自旋电流通过Yang-Mills静磁方程与有效非阿贝尔场相关联。
2008-02-10 cond-mat.mes-hall
Non-Abelian quantum order in spin-orbit-coupled semiconductors: The search for topological Majorana particles in solid state systems
我们证明了具有自旋-轨道耦合的普通半导体薄膜在适当的条件下可以处于量子拓扑有序态，该态支持遵循非阿贝尔统计的奇异Majorana激发.量子拓扑秩序的关键是自旋轨道耦合与邻近诱导的s波超导性和外部诱导的自旋塞曼耦合的共存。当塞曼耦合低于临界值时，系统是非拓扑的（邻近诱导的）s波超导体。然而，塞曼耦合的范围以上的临界值，最低的能量激发态内的涡旋是一个零能量马约拉纳费米子状态。因此，该系统，已进入一个非阿贝尔s波超导态通过拓扑量子相变（TQPT）调谐的塞曼耦合。在相同结构的一维情况下，当塞曼耦合超过临界值时，半导体量子纳米线的两端存在局域化的马约拉纳零能模。在这种情况下，塞曼耦合可以更容易地由平行于导线的外部磁场感应，从而避免了对磁绝缘体的需要。我们表明，尽管事实上，在纳米线中的超导对电位是明确的s波，隧道的电子线的两端揭示了一个明显的零偏置峰。当塞曼耦合低于其临界值时，即，纳米线处于非拓扑S波超导状态。我们认为，在半导体纳米线的零偏压隧穿峰的观察可能是迄今为止提出的最简单，最清晰的实验，明确地检测在凝聚态系统中的马约拉纳费米子模式。
2010-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Non-Hermiticity stabilized Majorana zero modes in semiconductor-superconductor nanowires
具有非零能量的耦合马约拉纳零模由于附加的动力学相位而通常对非阿贝尔统计有害。然而，我们发现，一个良好连接的铅可以引入一个本地的非厄米耗散项移动的能量的两个耦合马约拉纳模式为零，并令人惊讶地把耦合马约拉纳模式远离铅成一个黑暗的马约拉纳模式与指数小的耗散。这种暗Majorana模克服了部分重叠的Majorana零模的缺点，并具有真正的Majorana零模的性质，如完全的分数约瑟夫森效应和非阿贝尔统计。
2022-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observation of Superfluidity of Polaritons in Semiconductor Microcavities
在相互作用玻色子系统中，量子相干性最显著的表现之一就是超流性。半导体微腔中的激子-极化激元是一种二维复合玻色子，被预言表现为特殊的量子流体。本文报道了激光在半导体微腔中产生的极化激元的超流运动。超流性是根据朗道判据研究的，它表现为当流体的流速低于流体中的声速时对缺陷散射的抑制。另一方面，当流速超过声速时，可以清楚地观察到类似切伦科夫的尾流图案。实验结果与基于广义Gross-Pitaevskii理论的预测非常吻合，表明微腔中的极化激元构成了探索非平衡量子流体物理的非常丰富的系统。
2008-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear optical response induced by non-Abelian Berry curvature in time-reversal-invariant insulators
提出了一个由非阿贝尔Berry曲率引起的时反不变绝缘体中非线性光学的一般框架。我们发现TRI绝缘体在光场和太赫兹光场下的三阶响应与布里渊区上的非阿贝尔Berry曲率的积分直接相关。我们将结果应用于带边附近具有旋转对称性的绝缘体。在共振激发下，光学极化率与通过等能表面的Berry曲率的通量成正比，其等于表面的陈数乘以$2π$。对于III-V族化合物半导体，基于六带模型的微观计算给出了三阶极化率，其等能面的陈数等于3。
2014-08-15 cond-mat.mes-hall
Coriolis force, geometric phase, and spin-electric coupling in semiconductors
研究了载流子的有效自旋对电场诱导的晶体动量绝热旋转的响应。这种旋转产生了科里奥利伪力，该力负责作用于粒子轨道动量的扭矩。通过价带中的自旋-轨道耦合介导，这种扰动导致自旋-电耦合，其可能影响电荷载流子的相干输运性质并导致零磁场中的自旋进动。在静态均匀电场中导出的导带和轻空穴带中载流子的有效自旋哈密顿量与Rashba哈密顿量是同调的。这些效应也可以被解释为非阿贝尔规范势的表现，并且可以用纯粹的几何术语描述为相应的完整性的结果。我们证明，在导带的相关的协变规范场的强度是成比例的有效电子g张量，是可控的门场或应变施加到晶体。
2006-06-01 cond-mat.mes-hall
Non-Abelian statistics of Majorana zero modes in the presence of an Andreev bound state
编织Majorana零模是实现拓扑量子计算的关键步骤。我们表明，这种编织可以很好地执行在平行超导体纳米线结构。考虑到在目前的结构中，低能Andreev束缚态（ABS）通常与MZM混合，我们进一步研究了ABS存在时MZM的编织特性。我们的数值模拟表明，ABS可以被看作是一对弱耦合的MZM。MZM的动态杂化加上MZM的非阿贝尔编织将诱导单个量子比特在布洛赫球上的任意旋转。值得注意的是，这种旋转是可操纵的，因为旋转参数可以单独调制。因此，可以消除动态演化和非阿贝尔编织统计，独立于编织时间，检索。
2020-10-26 cond-mat.mes-hall
Exciton Mott Transition in Two-Dimensional Semiconductors
激子多体相互作用在先进的光子器件和量子计算等量子科学技术中具有重要的应用价值，但人们对激子多体相互作用的基本认识还很有限。在这里，我们提供了许多新的见解激子莫特转变（EMT）的基本原理，激子多体相互作用的表现形式证明了激子电离成未结合的电子和空穴的等离子体，即电子空穴等离子体（EHP），通过利用二维（2D）半导体的独特性质，如单层MoS2。我们澄清了长期存在的争议的连续性和标准的EMT，量化的电荷载流子分布之间共存的激子和EHP阶段，建立EHP的发射功能和电荷密度之间的相关性，并阐明物理状态的EHP载流子作为纳米级的电子空穴复合物，而不是单独的自由电荷。这些结果为进一步研究激子多体相互作用，以及在量子科学技术和先进光电子器件的开发中利用激子多体相互作用奠定了基础。
2020-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A theorem for the existence of Majorana fermion modes in spin-orbit-coupled semiconductors
本文证明了当半导体薄膜与s波超导体相邻时，具有相当大自旋轨道耦合的半导体薄膜中存在Majorana零模的一个指数定理。该定理类似于一维狄拉克理论中质量畴壁零模的Jackiw-Rebbi指数定理，适用于由邻近效应引起的s波超导和塞曼分裂的半导体薄膜中具有奇通量量子的涡旋。本文提出的零模解的动量空间结构是对涡核处Bogoliubov-de Gennes方程的近似实空间解的补充[J. D。Sau等人，arXiv：0907.2239]，证明了半导体异质结构中存在非简并的零能Majorana激发和由此产生的非阿贝尔拓扑序。随着邻近诱导对势的增加，非阿贝尔超导态发生拓扑量子相变，成为无拓扑序的普通s波超导态.
2009-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Non-Abelian fractionalization in topological minibands
本文通过多体精确对角化研究 skyrmion Chern 带模型，证明无 Landau 能级的莫尔拓扑微带可在第二微带半填充时实现非阿贝尔 Moore-Read 态。
2024-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Generation of Superfluorescent Bursts from a Fully Tunable Semiconductor Magneto-plasma
量子粒子有时会合作发展出具有非凡性质的宏观有序状态。超导性和玻色-爱因斯坦凝聚是这种合作现象的例子，其中宏观秩序自发出现。在这里，我们证明了这样的有序状态也可以在高磁场中的光激发半导体量子阱中获得。当我们用强激光脉冲产生一个密集的电子空穴等离子体时，经过一定的延迟，就会出现一个相干辐射的超短脉冲。我们将这种惊人的现象解释为超荧光（SF）的表现，其中宏观偏振自发地从最初的激发量子振荡器的非相干系综中建立起来，然后突然衰减，产生相干辐射的巨大脉冲。SF已经在原子气体中观察到，但目前的工作是第一次在固态环境中观察到SF。虽然在电子空穴对的复合和原子中的辐射跃迁之间存在类比，但没有先验的理由使半导体中的SF与原子SF相似。这是一个复杂的多体系统，具有各种超快相互作用，其中退相干速率至少比辐射衰变速率快1,000倍，这是以前原子SF研究中完全未探索的不寻常情况。尽管如此，我们表明，集体多体耦合通过一个共同的辐射场在一定条件下发展，并导致SF爆发。固态实现的SF导致了前所未有的可控性程度的生成SF，打开了机会，为基础的多体研究和设备的应用。我们证明了通过外加磁场、温度和泵浦激光功率，SF爆发的强度和延迟时间是完全可调的。
2012-04-21 cond-mat.mes-hall
Selective Area Superconductor Epitaxy to Ballistic Semiconductor Nanowires
半导体纳米线如InAs和InSb是研究Majorana零模和证明拓扑量子计算相关的非阿贝尔粒子交换的有前途的材料。虽然纳米线中马约拉纳束缚态的证据已经被证明，但这些实验中的大多数都以显著的无序为特征。特别是，超导体和纳米线之间的界面不均匀性被强烈认为是无序和由此产生的软超导能隙普遍存在于混合超导体-超导体系统的隧穿研究中的罪魁祸首。此外，纳米线系统中缺乏弹道输运可以产生模拟马约拉纳签名的束缚态。我们解决这些问题，通过选择性区域外延的Al到InSb纳米线，适用于其他纳米线和超导体的技术的发展。外延InSb-Al器件通常具有硬超导能隙，并表现出弹道一维超导性和在单模区中的超导电流的接近完美的传输，为工程和控制一维拓扑超导性提供了条件。此外，我们证明了外延InSb-Al超导岛设备，基于马约拉纳的量子计算应用的构建块，使用选择性区域外延制备可以实现微米级弹道一维传输。我们的研究结果为量子器件应用的弹道超导电子学网络的发展铺平了道路。
2018-09-11 cond-mat.mes-hall
Transitions from Abelian composite fermion to non-Abelian parton fractional quantum Hall states in the zeroth Landau level of bilayer graphene
双层石墨烯的朗道能级中的电子-电子相互作用与传统半导体如GaAs的电子-电子相互作用明显不同。在双层石墨烯的零朗道能级，在非相对论第二朗道能级波函数占主导的轨道上，通过调节磁场，在填充因子为$1/2, ~2/5$和$3/7$时，可以诱导从阿贝尔复合费米子到非阿贝尔部分子分数量子霍尔态的拓扑量子相变.部分子态包含着奇异的任意子，它们可以用来存储和处理量子信息。有趣的是，在最近的实验中可能已经观察到了其中的一些跃迁[Huang \emph{et al.} arXiv：2105.07058]。
2022-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Study on the effects of anisotropic effective mass on electronic properties, magnetization and persistent current in semiconductor quantum ring with conical geometry
本研究通过数值分析圆锥表面量子环中各向异性有效质量的影响，发现量子限制和非各向同性质量显著改变电子性质、磁化强度和持续电流，并影响AB和dHvA振荡。
2023-11-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Charged magnetoexcitons in two dimensions: Magnetic translations and families of dark states
我们表明，在半导体异质结构中的带电激子的光学跃迁受磁场由一种新的精确的选择规则，磁平移的表现。结果表明，准二维带电激子X的自旋三重态基态--两个电子和一个空穴的束缚态--在有限磁场下的光致发光中是光学惰性的。内部束缚到束缚X-三重态跃迁具有特定的光谱位置，低于电子回旋共振，并且在自旋不变系统中被严格禁止。这些结果使人们能够区分本地化和自由带电激子。
1999-10-12 cond-mat.mes-hall
High-Dimensional Disorder-Driven Phenomena in Weyl Semimetals, Semiconductors and Related Systems
通常认为，非相互作用的无序电子系统只能经历安德森金属-绝缘体转变。然而，已经有人提出，一大类系统可以显示不同于安德森局域化的无序驱动的转变，这些转变在无序平均态密度、电导率和其他可观测量中有表现。这种转变在最近发现的3D Weyl和Dirac材料的背景下受到了特别的关注，但在具有长程相互作用的冷原子系统，量子踢转子和所有足够高维的系统中也得到了预测。此外，这样的系统表现出非常规行为的Lifshitz尾巴，能级统计和弹道输运性质。本文综述了非Anderson无序驱动的相变及相关现象的最新进展和结果现状。
2017-05-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Proximity-induced gapless superconductivity in two-dimensional Rashba semiconductor in magnetic field
受近期实验启发，本文提出了一种描述被超导体近邻化的无序二维 Rashba 半导体的理论模型，预测了无能隙超导相，并在真实数据上实现了定量吻合，可提取平均自由程等原位材料参数。
2024-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Fractional quantum Hall effect in semiconductor systems
分数量子霍尔（Fractional quantum Hall，简称FQH）效应是指在垂直磁场中的二维电子气体中所产生的强关联现象和相关的物质量子相。在这样的系统中，拓扑学和量子力学合谋产生了奇异的物理学，通过霍尔电阻的鲁棒量子化来表现。在这一章中，我们提供了一个概述的实验现象学的GaAs基半导体材料中的BARH效应，并提出其理论解释的审判波函数，复合费米子准粒子，和神秘的非阿贝尔状态。我们还强调了一些最近的发展，包括部分子理论和狄拉克复合费米子场论的量子氢状态，各向异性和几何自由度的作用，和量子纠缠在量子氢流体。
2022-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
One-dimensional electron localization in semiconductors coupled to electromagnetic cavities
本文研究一维半导体在单模电磁腔中的局域化电导变化，利用修正的格林函数方法揭示Fano共振及浅束缚态能量抬升，从而增强低温电导。
2023-11-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Controlling non-Abelian statistics of Majorana fermions on Majorana dimer lattices
在适当的外部条件下，接近s波超导体的半导体纳米线可以处于拓扑超导（TS）相。这个阶段支持在导线两端的局部零能量马约拉纳费米子。然而，由于这种线的一维拓扑结构，Majorana费米子的非阿贝尔交换统计很难验证。在本文中，我们提出了一个计划，运输马约拉纳费米子之间的两端不同的线使用隧道，这是可控的栅极电压。这种隧道产生的马约拉纳费米子的跳跃可以用来交换马约拉纳费米子。由此获得的交换过程是由一个非阿贝尔编织运营商，是唯一确定的良好控制的微观隧道参数。
2011-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Non-abelian Geometric Quantum Energy Pump
California State University, Northridge（北岭加州州立大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
非阿贝尔几何量子能量泵通过轨迹操控实现能量传输，利用伯瑞曲率张量和欧拉类控制泵送功率，适用于多种量子平台。
2026-07-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-adiabatic Berry phase for semiconductor heavy holes under the coexistence of Rashba and Dresselhaus spin-orbit interactions
本文构建非Abel Berry联络与相位，研究Rashba和Dresselhaus自旋轨道相互作用共存下SiGe量子阱重空穴的准简并点如何通过非绝热过程破坏π量子化并导致相位能量分布不连续。
2023-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cs.CE
A generic new platform for topological quantum computation using semiconductor heterostructures
我们表明，薄膜的半导体，如GaAs，其中的s波超导性和塞曼分裂诱导的邻近效应，支持零能量马约拉纳费米子模式在普通的涡旋激发。拓扑有序的关键是自旋轨道耦合的存在，与邻近诱导的s波超导共存。由于时间反演对称性被明确打破，薄膜的边缘构成了手性马约拉纳线。我们提出的异质结构--半导体薄膜夹在s波超导体和磁性绝缘体之间--是一个通用的系统，它可以作为拓扑量子计算的平台，凭借非阿贝尔马约拉纳费米子的存在。
2010-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Epitaxy of Advanced Nanowire Quantum Devices
半导体纳米线为各种低维量子器件提供了理想的平台。特别是，当具有强自旋轨道耦合的半导体纳米线与超导体接触时，可以出现承载非阿贝尔准粒子的物质的拓扑相。为了充分利用非阿贝尔任意子在拓扑量子计算中的潜力，它们需要在一个控制良好的编织操作中进行交换。编织的基本硬件是一个单晶纳米线网络耦合到超导岛。在这里，我们展示了一种技术，用于通用的自下而上的复杂的量子器件的合成，特别关注具有预定义数量的超导岛的纳米线网络。结构分析证实了纳米线结的高结晶质量，以及外延超导体-半导体界面。量子输运测量纳米线的“标签”揭示Aharonov-Bohm和弱反局域化效应，表明一个相位相干系统与强自旋轨道耦合。此外，在这些混合超导体-半导体纳米线中证明了邻近诱导的硬超导能隙，突出了第一编织实验所需的成功材料开发。我们的方法为实现外延三维量子器件架构开辟了新的途径。
2021-12-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Protocols to measure the non-Abelian Berry phase by pumping a spin qubit through a quantum-dot loop
提出通过将自旋量子比特泵浦穿过量子点环路来测量非阿贝尔Berry相的协议，以评估holonomic quantum gates在量子信息处理中的潜力。
2025-04-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Classification of magnon thermal Hall systems based on U(1) to non-Abelian gauge fields
University of Tokyo（东京大学）
本文提出非阿贝尔SU(N)规范场在磁极热霍尔效应中的作用，揭示反铁磁材料中非阿贝尔规范场可避免 Berry 曲率抵消，提供新的研究方向。
2026-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing details of spin--orbit coupling through Pauli spin blockade
本文建立了双量子点泡利自旋阻塞漏电流与自旋-轨道耦合的理论联系，给出解析表达式以提取自旋-轨道场大小方向及超精细参数，并聚焦空穴自旋情况。
2022-04-26 cond-mat.mes-hall
Wireless Majorana Bound States: From Magnetic Tunability to Braiding
我们提出了一个通用的平台来研究马约拉纳束缚态（MBS）的存在性和他们的非阿贝尔统计通过编织。这种实现方式结合了一个二维电子气中形成的半导体量子阱上生长的表面上的s波超导体与附近的阵列的磁性隧道结（MTJ）。由MTJ产生的底层磁性织构提供高度可控的拓扑相变以在二维中限制和传输MBS，从而克服了对导线网络的要求。得到的标度关系证实，各种半导体量子阱材料是适合于这个建议。
2016-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Signatures of quantum mechanical Zeeman effect in classical transport due to topological properties of two-dimensional spin-3/2 holes
塞曼相互作用是一种量子力学效应，它支撑着诸如自旋量子比特之类的基于自旋的量子器件。通常，塞曼相互作用的识别需要与超低温耦合的大的面外磁场，这限制了基于自旋的设备的实用性。然而，在二维（2D）半导体空穴中，强自旋-轨道相互作用导致塞曼相互作用耦合自旋、磁场和动量，并且具有不同缠绕数的项。在这项工作中，我们展示了一个物理机制，塞曼条款可以检测到经典的运输。我们预测的效果是非常强的，和可调的密度和面内磁场的装置。它是二维空穴系统拓扑性质的直接标志，也是相对论量子力学效应在经典输运中的表现。我们讨论了实验观察和量子技术的影响。
2020-02-22 cond-mat.mes-hall
Measurement of Rashba and Dresselhaus spin-orbit magnetic fields
自旋轨道耦合是狭义相对论的一种表现。在运动电子的参考系中，电场转变为磁场，磁场与电子自旋相互作用，提升了自旋向上和自旋向下态的简并度。在固态系统中，所产生的自旋轨道场被称为Dresselhaus场或Rashba场，这取决于电场分别源自体反转不对称性还是结构反转不对称性。然而，确定单一样本中两种贡献的绝对值仍然是一个挑战。在这里，我们表明，这两个领域可以通过光学监测的角度依赖性的电子的自旋进动对他们的运动方向相对于晶格测量。此外，我们证明了自旋轨道场诱导的自旋共振。我们将我们的方法应用于GaAs/InGaAs量子阱电子，但它可以普遍用于计算半导体中的自旋轨道相互作用，从而促进自旋电子器件的设计。
2007-09-16 cond-mat.mes-hall
Non-Abelian statistics and topological quantum information processing in 1D wire networks
拓扑量子计算提供了一种优雅的方法来解决退相干问题，因为人们以一种非局域的方式编码量子信息，这种方式的环境很难破坏。在这里，我们建立的关键操作之一-编织的非阿贝尔任意子-可以在一维半导体线网络中实现。先前的工作[Lutchyn等人，arXiv：1002.4033和Oreg等人，arXiv：1003.1145]提供了一种方法，可以驱动半导体线进入拓扑相，支持长期寻找的被称为马约拉纳费米子的粒子，这种粒子可以存储拓扑保护的量子信息。在这种情况下，马约拉纳费米子可以通过将局部可调门应用到电线上来传输，创建和融合。更重要的是，我们表明，这种电线的网络允许编织的马约拉纳费米子，他们表现出非阿贝尔统计一样，在p+ip超导体的涡旋。我们提出了实验设置，使马约拉纳融合规则进行探测，以及网络，允许有效地交换任意数量的马约拉纳费米子。这项工作为拓扑量子计算铺平了一条新的道路，受益于物理透明性和实验现实主义。
2010-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Two terminal charge tunneling: Disentangling Majorana zero modes from partially separated Andreev bound states in semiconductor-superconductor heterostructures
我们发现，一对重叠的马约拉纳束缚态（MBS）形成一个部分分离的Andreev束缚态（PS-ABS）代表了一个通用的低能量的功能，在自旋轨道耦合超导体（SM-SC）混合纳米线的存在下的塞曼场。在有限的纳米线中，ps-ABS在“花园品种”ABS和拓扑保护的马约拉纳零模（MZM）之间连续插值，ABS由两个相互重叠的MBS组成，MZM由线的长度给定的距离分开。尽管在拓扑上是微不足道的，但ps-ABS可以在局部电荷隧穿实验中产生与MZM相同的签名。特别地，由ps-ABS产生的零偏压电导峰（ZBCP）的高度具有量化值2 e2/h，并且它可以在扩展的实验参数范围内保持不变，例如塞曼场和隧道势垒高度。我们说明了这种低能量的强大的ps-ABS的形成在两个实验相关的情况下：一个混合SM-SC系统组成的一个邻近的纳米线耦合到一个量子点和SM-SC系统中存在的空间变化的非均匀电位。然后，我们表明，不同于本地测量，一个两端的实验，涉及在电线两端的电荷隧穿是能够区分非阿贝尔MZM从通用的PS-ABS。虽然定位在导线的相对端的MZM产生相关的差分传导谱，包括与ZBCP的出现相关联的能量分裂和临界塞曼场的相关性，但是如果ZBCP是由于在拓扑平凡相中出现的ps-ABS，则不存在这种相关性。测量这种相关性是SM-SC异质结构中拓扑MZM的最清晰和最直接的测试，可以在当前可用的实验装置中完成。
2018-03-30 cond-mat.mes-hall
Majorana Fermions in Semiconductor Nanowires: Fundamentals, Modeling, and Experiment
经过最近一系列快速而令人兴奋的发展，对马约拉纳费米子-粒子和反粒子之间难以捉摸的量子实体-的长期寻找已经产生了第一个积极的实验结果，但还没有结束。最初由E.在粒子物理学的背景下，马约拉纳费米子在拓扑超导体中出现的零能量束缚态中具有凝聚态类似物。一个有前途的路线工程拓扑超导体能够托管马约拉纳零模式包括邻近耦合半导体薄膜或纳米线与传统的s波超导体的存在下的外部塞曼场的强自旋轨道相互作用。马约拉纳零模被预测为出现在某一临界塞曼场之上，作为零能态，定位在序参量缺陷附近，即，用于薄膜的涡旋和用于纳米线的线端。这些马约拉纳束缚态被认为具有非阿贝尔量子统计特性，这使得它们成为容错拓扑量子计算的理想基石。本文综述了半导体纳米线中马约拉纳费米子的最新研究进展，特别是在半导体纳米线-超导体混合结构中实现马约拉纳束缚态的实验信号首次报道之后的一段时间。我们首先讨论了这个问题的基本方面，其次是考虑现实的建模，这是一个关键的桥梁之间的理论预测的基础上理想化的条件和现实世界，作为实验探索。最后一部分致力于一些有趣的问题，这些问题是由最近令人鼓舞的实验进展引起的。
2013-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana spintronics
提出了一种系统的无磁通方法，利用Majorana自旋自由度，在半导体超导拓扑约瑟夫森结中探测、操纵和编织Majorana费米子。我们发现了一个内在的$π$相位差自旋三重态配对之间的Majorana零模式（MZMs）在两端的一维自旋拓扑超导体。这$π$相被确定为自旋相关的超导相，称为自旋相，我们表明，通过控制自旋轨道耦合强度通过电动门是可调的。这种电可控的自旋相位不仅影响MZM之间的耦合能量，而且在没有任何施加的磁通量的情况下导致分数约瑟夫森效应，这使得能够实现高效的拓扑量子比特读出。因此，我们提出了一个全电控超导半导体混合电路来操纵MZM，并检测其非阿贝尔编织统计特性。我们对拓扑约瑟夫森效应自旋性质的研究为基于马约拉纳的半导体量子线路的自旋电子学应用开辟了新的方向。
2016-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum Interference and Coherent Population Trapping in a Double Quantum Dot
量子干涉是量子力学中波粒二象性的自然结果，并且在原子尺度上被广泛观察到。量子干涉的一个有趣的表现是相干布居捕获（CPT），它首先在三能级驱动的原子系统中提出，并在量子光学实验中观察到。在这里，我们证明了CPT在一个门定义的半导体双量子点（DQD），与一些独特的扭曲相比，原子系统。具体来说，我们观察CPT驱动和非驱动的情况。我们进一步表明，CPT驱动的DQD可以用来产生绝热态转移。此外，我们的实验揭示了一个非平凡的调制的CPT所造成的纵向驱动场，产生奇偶效应和可调谐的CPT。
2022-09-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fusion rules in a Majorana single-charge transistor
理论预测的马约拉纳束缚态（MBS）的非阿贝尔性质的证明将构成拓扑超导相的明确证明。除了非平凡的编织统计，融合规则是所有非阿贝尔任意子的基本性质。在这项工作中，我们提出并理论分析了一种方法来证明MBS融合规则在马约拉纳单电荷晶体管。与以前的设计相比，我们的建议减少了操作的数量和设备的复杂性。此外，我们表明，融合协议可以适用于泵在每个周期的量化量的电荷，提供了一个简单的方法来检测融合规则，通过直流电流测量。我们分析了协议的数值和分析，并表明所需的操作时间尺度和预期的测量信号在各种超导体-半导体混合平台的实验能力范围内。
2022-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Giant magnetic field from moiré induced Berry phase in homobilayer semiconductors
本研究发现同质双层过渡金属二硫族化合物中莫尔图案诱导的实空间贝里相可产生高达数百特斯拉的周期性巨磁场，其可电调控且具拓扑特性，为纳米尺度定制超高磁场提供新途径。
2019-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Half-integer thermal conductance in the absence of Majorana mode
Indian Institute of Science（印度科学研究所）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；National Institute of Material Science（国立材料研究所）；Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Tirupati（蒂鲁帕蒂印度科学教育与研究学院）；Raymond and Beverly Sackler School of Physics and Astronomy, Tel-Aviv University（特拉维夫大学雷蒙德和贝弗利·萨克勒物理与天文学学院）
本文通过双层石墨烯受限几何结构，利用阿贝尔相实现半整数热导平台，挑战了传统认为半整数热导是非阿贝尔态证据的观点，展示了普通平衡动力学可导致非整数热导。
2025-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Non-Abelian Hopf-Euler insulators
本研究提出一类受时空反演对称保护的三维三带非阿贝尔实Hopf-Euler绝缘体，揭示其拓扑结构、完全带隙相及三类物理效应，为实空间量子几何实验提供新途径。
2024-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Direct Measurements of Magnetic Polarons in Cd$_{1-x}$Mn$_x$Se Nanocrystals from Resonant Photoluminescence
在半导体中，量子限制可以大大增强带载子（电子和空穴）与掺杂剂原子之间的相互作用。这种增强的一个表现是磁掺杂纳米结构中激子磁极化子的稳定性增加。在胶体半导体纳米晶体中实现的非常强的0 D限制的限制下，单个激子可以在嵌入的磁性掺杂剂上施加超过几特斯拉的有效交换场$B_{\rm{ex}}$。在这里，我们使用非常敏感的共振光致发光（PL）的方法来直接测量的存在和性质的激子磁极化子在胶体镉$_{1-x}$锰$_x$硒纳米晶体。尽管Mn $^{2+}$浓度很小（$x$ =0.4- 1.6%），但在低温下通过泵浦激光和共振PL最大值之间的实质性斯托克斯位移观察到高达$\sim$ 26 meV的大极化子结合能，表明所有Mn $^{2+}$自旋几乎完全由$B_{\rm{ex}}$对准。温度和磁场依赖的研究表明，这些纳米晶体中的$B_{\rm{ex}} \approx$ 10~T，与理论估计很好地吻合。此外，发射线宽提供了直接洞察Mn $^{2+}$自旋的统计波动。这些共振PL的研究提供了详细的洞察集体磁现象，特别是在轻掺杂的纳米晶体，传统的技术，如非共振PL或时间分辨PL提供模糊的结果。
2017-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superconducting Proximity Effect in Two-Dimensional Hole Gases
本文提出一个针对二维空穴气体的超导邻近效应模型，基于Luttinger-Kohn模型引入界面参数，定量预测HH/LH带中的配对及自旋轨道耦合修正，为量子器件建模提供基础。
2025-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin-liquid-based topological qubits
提出基于量子自旋液体的拓扑量子比特架构，设计了磁性隧道结阵列与半导体-自旋液体混合两种原型，并给出探测协议以验证拓扑量子计算原理并建立通用逻辑门。
2024-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
