Proximitized Josephson junctions in highly-doped InAs nanowires robust to optical illumination
研究了不同入射光通量和三种不同波长的光频光对基于高掺杂InAs纳米线的邻近InAs/Al约瑟夫森结的影响。实验获得的IV曲线建模使用分流结模型，该模型考虑到在接触界面处的散射。约瑟夫森结被发现是令人惊讶的鲁棒性，与入射辐射仅通过加热相互作用，而在临界电流以上，我们的设备显示出由光子暴露引起的非热效应。我们的工作为约瑟夫森结与量子光子电路的共集成提供了重要的指导方针，并为基于量子阱的混合光子探测器的未来工作奠定了基础。
2019-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana Bound States in Proximity Junctions of Superconducting Nanowires with Dresselhaus Spin-orbit Coupling
理论研究了面内塞曼势和邻近诱导s波对势作用下具有Dresselhaus [110]自旋轨道耦合的纳米线的输运性质。在拓扑非平凡阶段，纳米线在其边缘处承载马约拉纳费米子，并且马约拉纳束缚态的数目等于传播通道的数目（Nc）。当我们将正常金属连接到超导体上时，这种马约拉纳束缚态穿透到脏的正常段并在那里形成Nc共振传输通道。我们表明，手征对称性的电子状态保护马约拉纳束缚态在零能量，即使在杂质的存在下。结果表明，正常纳米线/超导纳米线结的零偏压电导量子化为2 e2 Nc/h，与随机电位无关.
2014-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Supercurrent in Nb/InAs-Nanowire/Nb Josephson junctions
我们报道了平面介观约瑟夫森结的制备和测量，该结由InAs纳米线耦合到超导Nb终端形成。使用具有不同体载流子浓度的Si掺杂的InAs纳米线允许调整结的性质。我们研究了结特性作为温度，栅电压和磁场的函数。在高掺杂浓度的纳米线结中，约瑟夫森超电流值可达100 nA，由于采用Nb作为超导体，约瑟夫森耦合在4K温度下仍能保持。在所有的结中，临界电流随磁场单调下降，这可以用最近发展的超小约瑟夫森结邻近效应的理论模型来解释。对于低掺杂的约瑟夫森结，通过改变栅电压来控制临界电流已被证明。我们研究了纳米线耦合到超导和正常的金属终端的电导波动。超导接触纳米线的电导波动幅度约为接触纳米线的6倍。电导涨落的增强归因于相位相干Andreev反射以及由于Nb电极的大超导能隙而产生的大量相位相干通道。
2012-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana Braiding Dynamics on Nanowires
超导体承载着长期寻求的被称为马约拉纳费米子的激发，最终可能被用作容错拓扑量子计算机的量子比特。拓扑量子计算机面临的一个关键挑战是如何实现作为Majorana费米子动力学过程的近简并量子态的量子操作。本文研究了超导纳米线上Majorana费米子的编织动力学。在有限尺寸系统中，非绝热动力学过程支配着操纵马约拉纳费米子量子比特的非阿贝尔编织。我们的模拟阐明了量子比特在实时编织过程中的行为，并阐明了超导纳米线有效的拓扑量子操作的最佳条件。
2014-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Signature of Majorana Fermions in Charge Transport in Semiconductor Nanowires
我们研究了半导体纳米线在垂直磁场中的电荷输运，该纳米线与\textit{s}波超导体部分接触。我们发现，在一定的参数范围内，存在于纳米线超导截面与正常截面之间的界面处的Majorana费米子，可以在界面处引起电子的共振Andreev反射，从而在纳米线的电导中产生零能量峰.表征了不同实验参数下零能电导峰的宽度。虽然零能量峰在一维纳米线中提供了Majorana费米子的签名，但由于二维中存在其他边缘态，因此在具有相同实验设置的二维半导体薄膜中它消失了。提出的电荷输运实验为半导体纳米线中马约拉纳费米子的探测提供了一种简单可行的方法。
2012-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin Orbit coupling and Anomalous Josephson effect in Nanowires
在存在自旋轨道耦合和磁场的情况下，超导体-半导体超导体-超导体异质结构即使在超导电极之间没有相位差的情况下也可以支持超电流。我们研究这种现象，反常约瑟夫森效应，采用一个模型能够描述许多带在正常区域。我们讨论了几何和对称条件所需的有限的异常超电流，特别是我们表明，这种现象是增强时，费米能级位于靠近正常区域的带开口。
2015-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana nanowires, Kitaev chains, and spin models
出于这样一个事实，即理想化的Kitaev链玩具模型和实验超导体马约拉纳纳米线都可以主机马约拉纳零模式，我们从理论上研究的问题，在何种程度上这两个模型是等效的或相似的，使用相应的双自旋模型的角度为两者。我们从Kitaev链和横场XY自旋模型之间的对偶性出发，通过Jordan-Wigner变换建立Kitaev链和纳米线之间的联系。通过对纳米线的Jordan-Wigner变换，我们发现相应的玻色子自旋模型是一个广义的自旋团簇模型，包含3-自旋和4-自旋项，具有交错耦合.通过投影出裸半导体的上能带，我们得到了一个有效的低能量无自旋系统从自旋纳米线系统的拓扑制度深。最后，我们建立了Kitaev链和马约拉纳纳米线之间的连接，表明无自旋Kitaev链可以被看作是一阶近似的自旋马约拉纳纳米线深的拓扑制度。
2023-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Phenomenology and Dynamics of Majorana Josephson Junction
我们推导了一个通用的马约拉纳约瑟夫森结的唯象模型，该模型解释了避免Andreev态的交叉，并研究了在恒定偏置电压下的动力学，揭示了在慢退相干极限下任何-π约瑟夫森效应的意想不到的模式。
2011-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Critical current oscillation by magnetic field in semiconductor nanowire Josephson junction
从理论上研究了具有强自旋轨道相互作用的半导体纳米线约瑟夫森结的临界电流。临界电流在外加磁场作用下振荡。我们揭示了在存在自旋轨道相互作用的情况下，临界电流的振荡依赖于磁场的方向。我们使用紧束缚模型对纳米线进行了数值模拟。Andreev能级被计算为两个超导体之间的相位差$φ$的函数。在短结的情况下，直流约瑟夫森电流从Andreev水平评估。自旋-轨道相互作用产生有效磁场。当外场与有效场平行时，临界电流振荡并伴随着$0$ - $π$类跃迁.当外场与有效场之间的夹角越大时，振荡周期越长。
2014-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetic anisotropy of critical current in nanowire Josephson junction with spin-orbit interaction
本文提出并研究了半导体纳米线约瑟夫森结的一个极小模型，该模型考虑了塞曼效应和自旋轨道效应。直流约瑟夫森电流的Andreev能级的相位依赖的能量进行评估。在改变所施加的磁场时，临界电流振荡，表现出发出$0$ - $π$转变信号的尖点。在没有自旋轨道相互作用的情况下，尖点的振荡和位置是有规律的，不依赖于磁场的方向。在自旋轨道相互作用的存在下，电流的磁场依赖性变得各向异性和不规则。我们调查这种依赖性的详细说明，它可以用来表征的强度和方向的自旋轨道相互作用的实验与纳米线。
2014-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Advantages of using YBCO-Nanowire-YBCO heterostructures in the search for Majorana Fermions
我们提出了一个替代的平台，观察固态系统中的马约拉纳束缚态。高临界温度的铜氧化物超导体可以通过邻近效应在具有强自旋轨道耦合的准一维纳米线中诱导出超导电性。由于大的间隙值，它们有利于更广泛和更强大的条件范围来稳定马约拉纳费米子，并在实验设计中提供新的功能，该实验由Andreev束缚态的不同色散作为相位差的函数来确定。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Conduction Channels of an InAs-Al nanowire Josephson weak link
我们提出了一个电可调约瑟夫森结定义在InAs纳米线由外延生长的超导铝壳接近的定量表征。从高度非线性的电流-电压特性中提取了导电通道的数量和传输系数的集合的栅极依赖性。虽然传输非单调地发展，但是可以调整独立通道的数量，并且实现具有单个准弹道通道的配置。
2017-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana-Josephson Interferometer
我们提出了一个干涉仪的手征马约拉纳模式的干扰效应引起和控制的约瑟夫森结的邻近诱导拓扑超导体，因此，马约拉纳-约瑟夫森干涉仪。这种干涉仪是基于一个双端量子反常霍尔酒吧，并因此其传输可观的表现出干涉图案依赖于约瑟夫森相位和结的长度。观察这些干涉图样将建立量子相干马约拉纳输运，并进一步为相关系统提供强大的表征工具。
2019-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous Josephson effect induced by spin-orbit interaction and Zeeman effect in semiconductor nanowires
从理论上研究了在磁场存在下，具有强自旋轨道相互作用的半导体纳米线的约瑟夫森结。利用紧束缚模型，数值计算了短结情况下Andreev束缚态能级$E_n$与两超导体间相位差$φ$的关系.直流约瑟夫森电流从Andreev水平评估。在不存在SO相互作用的情况下，由于磁场的存在，可以清楚地观察到$0$ - $π$的跃迁。当存在SO相互作用时，SO相互作用和塞曼效应共存，产生$E_n (-φ) \ne E_n (φ)$，在$φ=0$处也有反常约瑟夫森电流流过.此外，观察到的临界电流的方向依赖性，与实验结果一致。
2014-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate-tunable Josephson parametric amplifiers based on semiconductor nanowires
University Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Grenoble INP（格勒诺布尔国立理工学院）；Institut Néel（内尔研究所）；Center for Quantum Devices（量子器件中心）；Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）
本研究基于平行InAs纳米线阵列制备出栅极可调约瑟夫森参量放大器，实现近1 GHz的频率调谐范围、超20 dB的多频增益及接近量子极限的噪声水平，为同材料体系的栅极可调量子比特与量子极限放大器片上集成提供了新平台。
2026-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The self-actuating InAs nanowire-based nanoelectromechanical Josephson junction
半个世纪前，布赖恩·约瑟夫森（Brian Josephson）做出了一系列惊人的预测，这些预测与夹在两个超导体之间的隧道势垒有关。一个特别的预测，后来被称为交流-约瑟夫森效应，说在有限的直流偏压下，隧道电流包含一个交流。超导元件，在微波频率下振荡。通过观察与电磁辐射的相互作用修改的结的电流-电压特性，并直接检测从结本身发射的微波辐射，实验验证了这一预测。直流电流-电压特性的行为也被证实是由约瑟夫森结的高频动力学决定的，并可用于研究各种系统，如电子自旋共振中的原子、高温超导体中的光学声子和振动的Nb分子。在这里，我们提出了一个InAs纳米线约瑟夫森结设备，其中振动的纳米线弱连接起着纳米机电谐振器的作用。交流电的流动-通过结的约瑟夫森电流使得能够通过简单的直流传输测量来驱动和检测谐振器的振动模式。
2013-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson radiation and shot noise of a semiconductor nanowire junction
利用交流耦合超导隧道结中的光子辅助准粒子隧穿效应测量了InSb半导体纳米线结的约瑟夫森辐射。我们通过评估纳米线结的非弹性库珀对隧穿的频率依赖性来量化局部微波环境的作用，并找到截止频率为$f_0=33.1\,$ GHz的零频率阻抗$Z(0)=492\,Ω$。我们提取的电路耦合效率的$η\approx 0.1$和探测器的量子效率接近统一的高频极限。除了约瑟夫森辐射，我们确定了一个散粒噪声的贡献与Fano因子$F\approx1$，一致的纳米线通道中存在的单电子态。
2017-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson diode effect in multichannel Rashba nanowires: Role of inter-subband coupling
Indian Institute of Technology, Kanpur（坎普尔印度理工学院）
研究多通道Rashba纳米线约瑟夫森结中的二极管效应，揭示子带耦合对拓扑相图和二极管响应的影响，发现子带混合可增强二极管效率并实现非反向超导传输优化。
2026-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Non-Majorana states yield nearly quantized conductance in superconductor-semiconductor nanowire devices
在InSb纳米线/NbTiN超导体器件中，在零源漏电压偏置下的电导表现出接近于$2e^2/h$的量化值的峰值。近量子化的共振演化的隧道势垒强度，磁场和磁场方向的方式与马约拉纳零模式一致。我们的器件在纳米线的两端具有两个隧道探针，由超导体覆盖的400 nm纳米线段隔开。我们只发现了近量化的零偏置峰定位到一端的纳米线，而电导下降观察到相同的参数上的另一端。这破坏了马约拉纳的解释，因为马约拉纳模式必须成对出现。我们确定状态离域从一端到另一端接近零磁场，并在较高的电子密度，这是不是在基本的马约拉纳制度。我们制定了评估子隙波函数的非局部性的程序，并提供了一个分类的纳米线束缚态的基础上，他们的本地化。
2020-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Signatures of interactions in the Andreev spectrum of nanowire Josephson junctions
我们进行了微波光谱的InAs纳米线之间的超导接触实现有限长度，多通道约瑟夫森弱链接。光谱中的某些特征，例如安德烈耶夫态之间跃迁线的自旋-轨道相互作用分裂，已经在非相互作用模型中得到了理解。然而，我们在这里确定额外的过渡，这证明了库仑相互作用的存在。通过结合实验测量和模型计算，我们达到这些非常丰富的Andreev光谱定性的理解。
2022-08-31 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
Superconducting junction of a single-crystalline Au nanowire for an ideal Josephson device
我们报告的单晶金纳米线，连接到铝电极的超导结的制造和测量。电流-电压特性曲线显示出明显的超导转变温度以下的Al和量子化的电压平台上的应用微波辐射的超导分支，从约瑟夫森关系预期。在正常金属（Au）和超导体（Al）之间的界面处形成非常接近理想极限1的高度透明（0.95）接触。非常高的透明度归因于Au纳米线的单一结晶性和Au与Al之间形成的无氧化物接触。差分电导的子隙结构很好地解释了介观约瑟夫森结的标志--相干多次Andreev反射（MAR）。这些观察结果表明，单晶Au纳米线可用于开发利用相干电输运的新型量子器件。
2011-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Controllable Majorana vortex states in iron-based superconducting nanowires
本文提出铁基超导纳米线中的马约拉纳涡旋态具有半径诱导拓扑相变、宽参数空间内仅一对零能模且波函数分布于侧边等特性，为马约拉纳融合与编织提供了易于操控的平台。
2021-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Pb/InAs nanowire Josephson junction with high critical current and magnetic flux focusing
我们研究了由高掺杂$n$的InAs纳米线和超导Ti/Pb源漏引线形成的介观约瑟夫森结。通过改变温度和外加面外磁场，研究了系统的电流-电压特性。Pb电极的超导性持续到$ \sim 7$ K，磁场值高达0.4 T。约瑟夫森耦合在零背栅电压观察到高达4.5 K和临界电流被测得高达615 nA。作为磁场的函数的超电流抑制揭示了衍射图案，该衍射图案由形成结的超导电极提供的强磁通量聚焦来解释。
2015-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana/Andreev crossover and the fate of the topological phase transition in inhomogeneous nanowires
马约拉纳束缚态（MBS）和Andreev束缚态（ABS）在现实的马约拉纳纳米线设置有类似的实验签名，这使得他们很难区分彼此。在这里，我们描述了连续的马约拉纳/Andreev交叉完全分离，部分分离，完全重叠的马约拉纳模式之间的插值，在全局和局部拓扑不变量，费米子宇称，准粒子密度，马约拉纳赝自旋和自旋极化，密度重叠和相对的马约拉纳组件之间的跃迁概率。我们发现，在不均匀的电线，完全重叠的平凡ABS和非平凡MBS之间的过渡并不一定要求关闭的准粒子激发的体隙，但一个简单的奇偶交叉部分分离的马约拉纳模式（ps-MM）从平凡到非平凡的制度。我们证明了完全分离和完全重叠的马约拉纳模式对应于连续交叉的相对两侧的两种极限情况：两者之间的唯一区别可以通过估计马约拉纳分量的分离程度来获得。这个结果并不矛盾的散装边缘对应：事实上，驱动马约拉纳/安德烈耶夫交叉的字段不均匀性具有与纳米线长度相当的长度尺度，因此对应于一个非局部扰动，打破了MBS的拓扑保护。
2022-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Boundary Green's function approach for spinful single-channel and multichannel Majorana nanowires
边界格林函数（bGF）方法已被建立为一个强大的理论技术计算隧道耦合混合纳米线器件的输运性质。这样的纳米线可能会表现出拓扑非平凡的超导相与马约拉纳束缚态在其边界。我们介绍了一种通用的方法来计算自旋多通道晶格模型的BGF，这样的马约拉纳纳米线，其中的BGF表示在复杂的动量空间中评估的长期多项式的根。在许多情况下，这些根，从而bGF，可以准确地描述了简单的解析表达式，而在其他方面，我们的方法允许数值有效的评估bGF。我们表明，从根的行为，许多物理量的关键利益可以推断，例如，体积拓扑不变量的值，局部态密度的能量依赖性，或子隙激发的空间衰减。我们将该方法应用于单通道和双通道对称类D或DIII纳米线。此外，我们还研究了由这种Majorana纳米线制成的多端约瑟夫森结的光谱特性。
2020-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson coupling driven magnetoresistance in superconducting NiBi3 nanowires
本研究通过对比含与不含Ni杂质的100 nm宽颗粒状NiBi₃纳米线的磁阻测量，证实磁性杂质引发的随机约瑟夫森耦合是导致负磁阻与磁阻振荡的原因，验证了相关理论预言。
2023-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Robustness of Majorana Fermion induced Fractional Josephson Effect
已有的工作表明，超导量子线中两个Majorana端态之间的耦合导致分数约瑟夫森效应。然而，在现实的实验条件下，多个频带的线被占用和马约拉纳端态伴随着其他费米端态。这就提出了分数约瑟夫森效应在这些情况下的鲁棒性的问题。在这项工作中，我们表明，没有避免的能量交叉引起的分数约瑟夫森效应是强大的，即使当马约拉纳费米子与任意强度耦合到其他费米子。此外，我们计算了分数约瑟夫森电流的温度依赖性，并表明它被抑制的热激发到其他费米子束缚态。
2011-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fractional Josephson Effect with and without Majorana Zero Modes
众所周知，当Aharonov-Bohm通量变化时，在Majorana零模存在下约瑟夫森效应的低能物理表现出$4π$周期性，这与通常超导结中的$2π$约瑟夫森周期性相反。我们研究了Majorana纳米线系统中一维拓扑超导体中的分数约瑟夫森效应，重点研究了具有自旋轨道耦合的超导半导体纳米线中的相能关系的特征，包括实验系统中的不同因素，如短的线长，超导能隙的抑制，以及Andreev束缚态的存在。我们发现，即使在没有马约拉纳零模，一些非拓扑物理效应可以表现出$4π$周期性的相位能量关系的约瑟夫森结，从而提供了一个假阳性信号分数约瑟夫森效应没有潜在的马约拉纳零模。此外，我们考虑了超导纳米线中化学势分布不均匀导致四个Majorana束缚态的几种情况，并构建了有效的四Majorana模型来正确描述Josephson效应的低能理论。在这种设置中，多个马约拉纳零模也可以具有$4π$分数约瑟夫森效应，尽管基础物理学源于Andreev束缚态，因为两个靠近的马约拉纳束缚态有效地形成Andreev束缚态。我们的工作表明，仅仅观察到模拟$4π$周期性的分数约瑟夫森效应，本身不能作为拓扑超导性的决定性证据。这一发现对正在进行的寻找非阿贝尔马约拉纳零模式和开发拓扑量子比特的努力具有重要意义。
2018-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Towards searching for Majorana fermions in topological insulator nanowires
发展一种门可调、可扩展、拓扑可保护的超电流量子比特并将其集成到量子线路中对于量子信息技术和拓扑现象领域的应用至关重要。在这里，我们建议，纳米混合超导晶体管，超导量子类似物的晶体管，由拓扑绝缘体纳米线将是一个有前途的平台，前所未有的控制超电流的大小和电流相位关系，通过施加电压的栅极电极。我们相信，我们的实验设计将有助于探测拓扑绝缘体纳米线中的Majorana态，并建立拓扑超流量子比特的固态平台。
2019-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous photon-assisted tunneling in periodically driven Majorana nanowires and BCS Charge Measurement
该研究通过理论与数值模拟揭示周期驱动 Majorana 纳米线中与非局域性相关的异常光子辅助隧穿信号，并提出利用局域电导测量重叠 Majorana 束缚态 BCS 电荷与自旋信息的方案。
2024-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Geometry -- dependent effects in Majorana nanowires
从Bogolubov-de Gennes理论出发，在任意形状的Majorana线中，我们预言了一些有趣的现象，如依赖于几何形状的相位电池（或具有自发超导相位差的phi-约瑟夫森结）和在费米能级上产生附加的准粒子模，其空间位置由外磁场方向调节。这种调整可以用于扩展Majorana网络中编织协议的功能。
2020-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana Fermions in Topological Superconducting Metallic Nanowires probed by a Superconducting Condensate
我们报告了几个低温实验支持的存在下，马约拉纳费米子的超导铅纳米线制造的扫描隧道显微镜。这些纳米线是由压痕过程产生的STM针尖和样品之间的连接桥梁。我们在这里表明，通过控制调谐的纳米线区域的几何形状，其中超导性是由施加的磁场限制，在这些情况下获得的电导曲线是拓扑超导性和马约拉纳费米子的指示。这种行为的最突出的特点是出现了零偏置峰的电导曲线，叠加在一个正常的金属和超导体之间的Andreev制度的电导的背景特性。当施加大于铅体临界场的磁场时，部分纳米线出现零偏压峰。这个场驱动其中一个电极进入正常状态，而另一个电极（尖端）在其顶点保持超导状态。同时，在纳米尺度的连接纳米线中出现了拓扑超导态。
2013-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Energy spectrum and current-phase relation of a nanowire Josephson junction close to the topological transition
一个半导体纳米线接近的$s$波超导体可以调整到一个拓扑状态，通过施加磁场。这种量子相变的标志是在导线两端出现马约拉纳零模。在两个纳米线之间的结处的Majorana模式的融合导致$4π$ -周期性约瑟夫森效应。我们阐明如何在高度透明的短纳米线结的拓扑相变的$4π$周期性出现。由于高的传输系数，来自不同导线的马约拉纳零模强烈耦合，由邻近诱导的，场无关的配对势设置的能量尺度。同时，超导关联和塞曼分裂之间的竞争所定义的拓扑谱隙在跃迁点附近变窄。由此产生的杂交的融合马约拉纳状态的光谱连续强烈影响电子的状态密度在结和约瑟夫森能量。我们研究了这种杂交的表现形式在约瑟夫森电流的能谱和相位依赖性。我们查明实验观察到的签名的拓扑相变，重点与弱反向散射的交界处。
2019-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson diode effect with Andreev and Majorana bound states
本研究探讨超导体-半导体混合短Josephson结中Andreev与Majorana束缚态对Josephson二极管效应的作用，发现零能束缚态促进非互易超电流，且效率演化可映射拓扑相变，为仅Majorana约瑟夫森二极管提供理论依据。
2025-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Interaction induced hybridization of Majorana zero-modes in a coupled quantum-dot hybrid-nanowire system
我们研究了一个混合器件的低能输运性质，该器件由一个原生量子点耦合到一个拓扑超导纳米线段的两端组成，该超导纳米线段具有Majorana零模。点和最远的马约拉纳零模式之间的耦合的帐户允许引入拓扑品质因数，表征系统中的拓扑保护水平。我们表明，库仑点和拓扑超导部分之间的相互作用导致发病的波函数描述的马约拉纳零模式的额外重叠，导致平凡的Andreev束缚态的形成，即使是空间分离的马约拉纳。这导致品质因数的破坏，并引入了对执行拓扑量子计算操作所需的编织过程的约束。
2020-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous Supercurrent from Majorana States in Topological Insulator Josephson Junctions
我们提出了一种基于拓扑绝缘体（TI）薄膜的约瑟夫森结装置来检测Majorana态，该装置利用了TI表面态独特的螺旋和扩展性质。当通过结的磁通量接近于磁通量量子的整数时，存在于膜的两个表面上的马约拉纳态通过在结的边缘处杂化而在电流-相位关系中产生窄峰-谷结构。此外，马约拉纳态对约瑟夫森电流的最大贡献取（几乎）普适值，近似等于单个量子通道的超电流容量。这些特征提供了完全基于超电流的马约拉纳状态的特征签名。
2013-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fully in-situ InAs nanowire Josephson junctions by selective-area growth and shadow evaporation
采用一种特殊的超导电极阴影蒸镀工艺，原位制备了基于InAs半导体纳米线和Nb超导电极的约瑟夫森结。与其他金属超导体如Al相比，Nb具有更大的超导能隙的优点，这允许在更高的温度和磁场下操作。我们的结是通过在两个相邻的倾斜Si（111）面上选择性生长的InAs纳米线对上阴影蒸发Nb来制造的，并且彼此以很小的距离交叉。相对于沉积源的上部线充当确定下部纳米线上的超导电极的间隙的荫罩。电子显微镜测量表明，完全原位制备方法给出了一个干净的InAs/Nb界面。在电流-电压特性曲线中观察到明显的约瑟夫森超电流，并可通过底栅进行控制。0.68的过量电流表示高的结透明度。在微波辐射下，观察到明显的整数夏皮罗台阶，表明正弦电流-相位关系。由于Nb的临界场很大，在超过1 T的磁场下仍能维持约瑟夫森超导电流。我们的研究结果表明，原位制备的Nb/InAs纳米线接触是非常有趣的候选人超导量子线路需要大磁场。
2020-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ising quantum criticality in Majorana nanowires
一维拓扑超导导线的长度为100 μ m，在其端部具有局域化的马约拉纳零模。在现实的模型中，只有在外部参数调整越过拓扑量子临界点后，这些才会出现。因此，有一个普遍的有限尺寸标度，由临界点，这决定了过渡附近的马约拉纳模式的能量的演变。我们首先描述这种缩放，然后将其详细应用到一个明确的合成拓扑超导体模型。我们的工作不仅将Ising量子临界性与真实纳米线在自旋轨道耦合、塞曼分裂和超导性存在下的联系起来，而且为辨别拓扑量子临界点的存在提供了一条可行的实验途径。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Zero-energy quasiparticles in an interacting nanowire containing a topological Josephson junction
研究了具有粒子-空穴对称最近邻相互作用的Kitaev链中的约瑟夫森结。当跨结的相位差是$π$，我们分析表明，全谱是四倍退化的校正，消失在系统的大小指数。已知在链末端的马约拉纳束缚态在相互作用中幸存。我们的结果证明，同样的情况下，零能量准粒子局域在结。我们进一步研究有限尺寸的数值修正，并显示如何排斥相互作用导致更强的端到端的相关性比在一个非相互作用的系统具有相同的体积间隙。
2020-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observation of the 4$π$-periodic Josephson effect in indium arsenide nanowires
通过非阿贝尔马约拉纳零模（MZM）的量子计算提供了一种通过在拓扑超导体制度中的半导体纳米线网络的非局域电荷宇称态中编码量子信息来实现容错的方法。迄今为止，MZM的实验研究主要依赖于单电子隧穿测量，这导致存储在MZM中的量子信息的退相干。作为拓扑量子计算的下一步，需要基于约瑟夫森效应的电荷宇称守恒实验，这也可以帮助排除零偏压电导异常的非拓扑起源。在这里，我们报告的约瑟夫森辐射频率的直接测量InAs纳米线与外延铝壳。对于第一次，我们观察到的$4π$周期约瑟夫森效应以上的磁场$\approx 200\,$ mT，与估计和测量的拓扑相变的类似设备。
2020-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
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
Evidence for $π$-shifted Cooper quartets and few-mode transport in PbTe nanowire three-terminal Josephson junctions
本研究在PbTe纳米线三端约瑟夫森结中观测到π移相约瑟夫森效应和少模输运，证实了库珀四重态介导的端间耦合，为多端拓扑量子器件提供了实验基础。
2024-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observation of Majorana Fermions in a Nb-InSb Nanowire-Nb Hybrid Quantum Device
报道了在Nb-InSb纳米线量子点-Nb杂化系统中观察到的Majorana费米子激发。InSb纳米线量子点通过弱肖特基势垒形成在两个Nb接触之间，因此处于与接触的强耦合的状态。由于邻近效应，被超导体Nb接触覆盖的InSb纳米线段变成具有超导能隙$Δ^*$的超导体。当外加磁场大于InSb纳米线的塞曼能为$E_z\sim Δ^*$的临界值时，整个InSb纳米线处于非平凡的拓扑超导相，支持一对Majorana费米子，库珀对可以通过Majorana费米子态在超导体Nb接触之间传输.当外加磁场大于第二临界值时，系统将发生向平凡拓扑超导相的转变，这种输运过程将被抑制。在我们的实验中已经观察到了这种物理场景。我们已经发现，我们的混合器件的零偏压电导测量显示在准粒子库仑阻塞区域的施加磁场的范围内的电导平台。
2012-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
InAs nanowire hot-electron Josephson transistor
在超导体（S）-正常金属（N）结处，配对相关性可以“泄漏”到N区域中。这种邻近效应[1，2]改变了系统的传输特性，并可能导致SNS结中的超电流[3]。最近的实验工作表明，半导体纳米线（NW）作为纳米级器件的构建块的潜力[4-7]，也与超导元件[8-12]相结合。在这里，我们展示了一个InAs NW约瑟夫森晶体管，其中超电流是由热准粒子注入正常金属电极控制。工作原理是基于NW电子能量分布的修改[13-20]，可以产生降低的耗散和高开关速度。我们将认为，利用异质结构半导体纳米线的这一原则开辟了一条道路，以主机的平衡混合纳米器件的概念[7，21]。
2010-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Photon assisted tunneling of high order multiple Andreev reflections in epitaxial nanowire Josephson junctions
半导体/超导体混合体表现出一系列现象，可用于新物理学的研究和新技术的开发。因此，了解这种混合物的能量谱的起源是一个至关重要的目标。在这里，我们研究的约瑟夫森结定义的阴影外延InAsSb/Al纳米线。该器件在低温下表现出栅极可调的超电流，在有限的偏压下表现出多重Andreev反射（MAR）。在微波辐射下，MAR的光子辅助隧穿（PAT）在量子化能量处产生特征振荡边带，它依赖于MAR阶数$n$，与最近提出的经典Tien-Gordon方程的修正一致.量子化的能量间距与微波频率的缩放提供了由$n^\mathrm{th}$顺序隧道过程转移的有效电荷$ne$的独立确认。测量结果表明，PAT作为一个强大的方法分配的低能量的混合约瑟夫森器件的光谱特征的起源。
2022-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Proximity effect in PbTe-Pb hybrid nanowire Josephson junctions
本文首次在PbTe-Pb混合纳米线中实现超导邻近效应，展示栅极可调超电流和硬超导能隙，为新型半导体体系中马约拉纳零能模探索和栅极可调量子比特应用奠定基础。
2022-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson Current through Semiconductor Nanowire with Spin-Orbit Interaction in Magnetic Field
本文从理论上研究了具有强自旋轨道相互作用的半导体纳米线在平行于纳米线外加磁场时的直流约瑟夫森效应。对于正常区尺寸远小于相干长度的短结，我们采用准一维系统中的单散射体模型。在单导电沟道的情况下，我们得到了Andreev束缚态、$E_n$和超导体$I$的能级随两个超导体之间的相位差$φ$的变化的解析表达式.我们通过调节磁场来显示0- $π$跃迁。在多个导电沟道的情况下，我们发现$E_n (-φ) \ne E_n (φ)$是通过自旋轨道相互作用和塞曼效应的相互作用产生的，从而导致了有限的反常约瑟夫森电流（$φ=0$）和方向依赖的临界电流.
2013-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
