Noisy Braiding of Majorana Modes: A Comparison of Nanowire Trijunction and Quantum-Dot-Assisted Architectures
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究所）
本文通过模拟含时Bogoliubov–de Gennes动力学，比较纳米线三结与量子点辅助两种马约拉纳模编织架构的噪声性能，发现量子点辅助架构误差更低，慢准静态噪声是其主要限制，为抗噪声量子门设计提供依据。
2026-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
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
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
Observation of Conductance Quantization in InSb Nanowire Networks
马约拉纳零模（Majorana Zero Modes，MZM）是一种理想的拓扑量子比特，在量子计算中有着广阔的应用前景。半导体纳米线与强自旋轨道耦合提供了一个有前途的平台，利用一维电子输运的马约拉纳物理。证明MZM的拓扑性质依赖于编织，通过以一定的顺序围绕彼此移动MZM来完成。大多数建议的马约拉纳编织电路需要最小的混乱纳米线网络。在这里，电子输运跨越两个合并的InSb纳米线之间的结进行了研究，以调查如何无序这些纳米线网络。电导量子化平台中观察到的外延InSb纳米线网络的所有接触对，弹道输运行为的标志。
2021-07-12 cond-mat.mes-hall
Search for non-Abelian Majorana braiding statistics in superconductors
这是一个教程审查的方法编织世界线的非阿贝尔任意子（马约拉纳零模式）在拓扑超导体。拓扑量子信息处理的“圣杯”尚未在实验室中实现，但现在存在各种平台，人们可以在其中搜索马约拉纳编织统计。在介绍了编织的基本概念之后，我们讨论了如何能够编织固定的马约拉纳零模，绑定到纳米线的端点，通过在参数空间中执行交换，而不是在真实空间中。我们解释了如何库仑相互作用可以用来控制和读出的编织操作，即使马约拉纳零模式是电荷中性的。我们问融合规则是否可能提供一个更容易的途径对非阿贝尔统计的演示。在最后一部分中，我们讨论了一种方法编织在真实的空间，而不是参数空间，使用涡注入到手性马约拉纳边缘模式作为“飞行量子位”。内容：一.二、导言基本概念（编织的魔力;非阿贝尔统计;融合规则; Clifford Gates;拓扑保护）纳米线中Majorana零模的编织（三点转弯;非阿贝尔Berry相;库仑辅助编织;任意子隐形传态）IV.马约拉纳量子位的读出（马约拉纳干涉测量法;与通量量子位的电感耦合;与transmon量子位的微波耦合;与量子点的电容耦合;随机存取马约拉纳存储器）V.纳米线中马约拉纳零模的融合（线性结或三结;如果我们可以融合，我们需要编织吗？）六.如何编织Majorana边缘模式（超导体中的手征边缘模式;边缘涡旋注入;涡旋算子的构造;边缘涡旋编织）
2020-05-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Braids and phase gates through high-frequency virtual tunneling of Majorana Zero Modes
编织非阿贝尔马约拉纳任意子是将它们用于量子计算的第一步。我们提出了一个协议编织马约拉纳零模式形成在具有强自旋轨道耦合和邻近诱导超导纳米线的边缘。我们的协议使用高频虚拟隧道之间的纳米线的两端在一个三结，这导致了一个有效的低频粗粒度的动态系统，以执行编织。编织操作不受驱动器中的振幅噪声的影响，并且仅取决于驱动器之间的相对相位，该相对相位可以通过通常的锁相技术来控制。我们还展示了如何相位门，这是必要的通用量子计算，可以实现与我们的协议。
2018-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Time scales for Majorana manipulation using Coulomb blockade in gate-controlled superconducting nanowires
我们数值计算的低能谱的门控超导拓扑纳米线分割成两个岛，每个约瑟夫森耦合到一个大块超导体。该装置可以容纳两对Majorana束缚态，为Majorana融合规则的检验提供了一个平台。我们分析之间的交叉（i）一个电荷占主导地位的制度，可用于初始化和读出的马约拉纳束缚态，（ii）一个单岛制度占主导地位的岛间马约拉纳耦合，（iii）约瑟夫森等离子体激元制度的大耦合到散装超导体，和（iv）一个制度的四个马约拉纳束缚态允许拓扑保护马约拉纳操纵。从能量谱中，我们得到了最近提出的融合规则测试协议的时间尺度的保守估计[arXiv：1511.05153]。我们还分析了分支纳米线结构的基本马约拉纳编织操作所需的步骤。
2016-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Manipulating Majorana Fermions in Quantum Nanowires with Broken Inversion Symmetry
我们研究了一个携带马约拉纳量子线，驱动到一个平凡的阶段，通过打破空间反演对称性与倾斜的外部磁场。有趣的是，我们预测，在最近的超导体中施加的超电流能够恢复拓扑相位，因此马约拉纳端态。使用阿贝尔玻色化，我们进一步证实了这一结果的存在下，电子-电子相互作用，并显示了深刻的连接，这种现象的物理一维掺杂莫特绝缘体。目前的结果具有重要的应用，例如，实现了超电流辅助的Majorana费米子编织，这在现实的Majorana网络拓扑量子计算中非常有用。
2012-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Braiding Majorana zero modes using quantum dots
我们讨论了耦合到几个单独可调量子点的Kitaev线网络，作为最近关于耦合到承载Majorana零模式的纳米线的量子点的实验的扩展[Deng et al. Science 354 1557（2016）and Deng et al. arXiv：1712.03536（2017）]。该装置具有精确零能量的局部马约拉纳模式，我们表明它们可以通过单独作用于量子点来操纵。通过将三根线排列成三结，可以得到编织过程，并且量子点的电荷读出可以用来揭示Majorana零模的非阿贝尔统计。该设置可以扩大规模，以满足拓扑量子计算的更高级目的。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Deterministic creation and braiding of chiral edge vortices
超导体中的马约拉纳零模是位于涡旋核心或束缚在纳米线末端的中隙态。它们是具有非阿贝尔辫子统计的任意子，但当它们不动时，人们不能通过在实空间中交换它们来证明这一点，因此需要间接的方法。作为一个实空间的替代方案，我们建议使用的手征运动沿边界的超导体编织一个移动的涡旋在边缘通道与一个不动的涡旋在散装。测量方案是完全电气和确定性的：边缘涡流（$π$ -相域壁）的需求，由电压脉冲在约瑟夫森结和编织与马约拉纳零模式的散装检测时，他们的融合在第二个约瑟夫森结产生的电荷。
2018-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Low-temperature scanning probe microscopy using a tuning fork transducer
我们研制了一种工作温度为4.2K的石英音叉低温扫描探针显微镜。一个商业悬臂的硅尖被连接到音叉的一个叉上。利用金属涂层，可以向尖端施加电势以感测样品中的电荷分布，而利用磁性涂层尖端，可以执行磁力成像。对于粗接近机构，我们开发了一种可靠的低温步行机，材料成本低，加工简单。我们获得了室温下硼纳米线和低温下磁性纳米结构的库仑力图像。对于提升模式扫描，我们采用了频率检测模式的第一次地形扫描和相位检测模式的第二次提升扫描。
2006-04-18 cond-mat.mes-hall
Coupling and braiding Majorana bound states in networks defined in proximitized two-dimensional electron gases
由超导层覆盖的具有强自旋-轨道耦合的二维电子气为Majorana网络提供了一个灵活且潜在可扩展的平台。我们预测马约拉纳束缚态（MBSs）出现在实验上可实现的参数和现实的门电位在两个设计：无论是下面的一个窄条的超导层（S-条纹）或窄条已被删除的均匀层（N-条纹）。可以使用与条带相邻放置的栅极在宽范围（10 $μ$ eV）内对两种类型的MBS的耦合进行调谐< 1 neV to >。对于这两种类型，我们数值计算的两个平行的马约拉纳条纹的两端，以及在音叉几何形状形成的马约拉纳trijunctions的局域态密度。平行马约拉纳条纹之间的MBS耦合可以被抑制低于1毫电子伏的势垒在meV范围内的分离约200 nm。我们进一步表明，在三结的MBS耦合可以在类似的范围内的条纹耦合栅极控制，同时保持相当大的间隙的激发态（几十个$μ$ eV）。总之，这表明编织可以在10-100 ns的时间尺度上进行。
2017-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Theoretical Study of Atomic Structure and Elastic Properties of Branched Silicon Nanowires
从理论上研究了叉状和树枝状Y型硅纳米线结的原子结构和弹性性质，并利用Tersoff原子间相互作用势计算了有效杨氏模量.在弯曲的最后阶段，在Y形线的不同部分之间形成新的接合。结果发现，所考虑的纳米线的刚度可以与碳纳米管Y-结的刚度进行比较。
2009-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Selective area epitaxy of PbTe-Pb hybrid nanowires on a lattice-matched substrate
拓扑量子计算基于编码拓扑量子比特的马约拉纳零模的编织。一个有前途的候选平台马约拉纳零模式是超导体-超导体混合纳米线。拓扑量子比特和编织操作的实现需要可扩展和无无序的纳米线网络。平面InAs和InSb纳米线的选择性区域生长，以及超导体结构的阴影壁生长，已经通过实现各种网络结构证明了这种可扩展性。然而，作为无序源，在锗-衬底界面处的明显的晶格失配与该路线图一起施加了严重的障碍。在这里，结合选择性区域和阴影壁生长，我们展示了PbTe-Pb混合纳米线的制造-另一个潜在的有前途的马约拉纳系统-在一个几乎完美的晶格匹配的衬底CdTe，所有在一个分子束外延室完成。透射电子显微镜显示的单晶性质的碲化铅纳米线和其原子尖锐和干净的界面的碲化镉基板和铅覆盖层，没有明显的相互扩散或应变。由于PbTe的介电常数较大，界面条件接近理想，加上电荷杂质的屏蔽作用，有望形成一个干净的纳米线系统，用于研究Majorana零模和拓扑量子计算。
2021-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Majorana Zero Modes in Nanowires with Combined Triangular and Hexagonal Geometry
几何形状对马约拉纳零模托管的影响进行了探讨，在核壳纳米线与一个六边形的核心和一个三角形的外壳，反之亦然。的能量间隔分离的电子状态本地化的角落，从本地化的壳的侧面上的状态被示出为较大的三角形纳米线与六边形的核心，比三角形的。我们建立了拓扑相图，这两种情况下，并将它们与早期的工作棱柱纳米线具有相同的核心和外壳的几何形状。我们建议，需要一个双芯纳米线，以允许编织操作的马约拉纳零模式在纳米线端平面。
2020-10-13 cond-mat.mes-hall
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
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
Coulomb-assisted braiding of Majorana fermions in a Josephson junction array
我们展示了如何交换（编织）马约拉纳费米子在网络中的超导纳米线库仑相互作用的控制，而不是隧道。虽然马约拉纳费米子是电荷中性的准粒子（相当于它们自己的反粒子），但它们通过超导基态的奇偶电子数依赖性具有有效的长程相互作用。通过分裂约瑟夫森结的通量通过约瑟夫森能量和充电能量的比率以指数灵敏度控制这种相互作用。通过切换约瑟夫森结阵列的相邻段中的相互作用的开和关，可以实现非阿贝尔编织统计，而不需要通过栅电极控制隧道耦合。这解决了当超导体屏蔽栅极电压时如何在拓扑量子位上操作的问题。
2011-11-25 cond-mat.mes-hall
Majorana braiding simulations with projective measurements
School of Physics, The University of Melbourne（墨尔本大学物理学院）
本文探讨了利用马约拉纳零模在拓扑超导体纳米线网络中实现通用拓扑量子计算的关键要素，包括稀疏和密集逻辑量子比特编码及投影奇偶测量转换，结合杂化作用扩展计算能力，实现通用门集。
2026-04-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Low-field Topological Threshold in Majorana Double Nanowires
在低磁场下，半导体纳米线系统中出现了硬邻近诱导的超导能隙。然而，在高磁场的拓扑制度，软间隙出现，并代表了一个根本的障碍，拓扑保护量子信息处理与马约拉纳束缚态。在这里，我们表明，在一个设置的双Rashba纳米线，耦合到一个s波超导体，并受到外部磁场沿导线，拓扑阈值可以显着降低由相消干涉的直接和交叉Andreev配对在这个设置中，精确地下降到磁场制度中，目前的实验技术允许一个硬超导能隙。我们还表明，由此产生的马约拉纳束缚态表现出足够短的本地化长度，这使得他们理想的候选人，为未来的编织实验。
2017-09-10 cond-mat.mes-hall
Topological Quantum Computing Using Nanowire Devices
拓扑超导体的边界可能导致Majorana边模的出现，其非平凡交换统计可用于拓扑量子计算。在分支纳米线网络中，可以通过时间依赖性地调整拓扑非平凡参数区域来交换Majorana态。在这项工作中，我们模拟了四个马约拉纳模式的交换T形结的p波超导Rashba线。我们得到具体的实验预测（准）绝热编织时间，并确定成功的马约拉纳交换过程的几何条件。与普遍的观点相反，我们首次表明，在绝热极限的门控时间需要小于平方超导序参量的倒数，并与门控电位成线性比例。此外，我们展示了如何规避形成额外的马约拉纳模式在分支纳米线系统中，产生在线交叉点的窄结。最后，我们提出了一个多量子比特的设置，它允许通用的，特别是拓扑保护的量子计算。
2020-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
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
Majorana Zero Modes and Topological Quantum Computation
我们提供了一个当前的观点在固态系统中的马约拉纳零模式的快速发展领域。我们强调的理论预测，实验实现，和潜在的使用马约拉纳零模式在未来的信息处理设备，通过编织为基础的拓扑量子计算。分离良好的马约拉纳零模应该表现出适合拓扑量子计算的么正门运算的非阿贝尔编织统计。最近的实验工作，早期的理论预测，已经显示出特定的签名与存在的马约拉纳模式本地化的半导体纳米线在超导邻近效应的存在下，在端部一致。我们讨论了实验结果和理论分析，并提供了一个角度的观察表明在固态系统中存在的任何Majorana零模式的程度。我们还在此背景下讨论了分数量子霍尔系统（5/2态）。我们描述了建议的方案进行编织与马约拉纳零模式以及必要的步骤，实现拓扑量子计算。
2015-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Supercurrent interference in few-mode nanowire Josephson junctions
在高磁场存在下，通过半导体纳米线耦合两个超导体产生的结是检测、融合和编织马约拉纳束缚态的基础。我们研究了NbTiN/InSb纳米线/NbTiN约瑟夫森结，发现它们在少模区的临界电流受到磁场的强烈抑制。此外，临界电流对磁场的依赖性表现出栅极可调节点。基于一个现实的数值模型，我们得出结论，塞曼效应引起的磁场和自旋轨道相互作用的纳米线是不足以解释所观察到的约瑟夫森效应的演变。我们发现纳米线中的几个占据的一维模式之间的干扰是负责的临界电流行为的主导机制。在设计基于Majorana束缚态的电路时，必须考虑临界电流在有限磁场下的抑制和非单调演化。
2017-11-05 cond-mat.mes-hall
Braiding by Majorana Tracking and Long-Range CNOT Gates with Color Codes
色码量子计算将基于马约拉纳的硬件与拓扑纠错无缝结合。具体来说，由于Clifford门在二维色码中是横向的，因此它们使得能够在代码级使用Majoranas的非阿贝尔统计进行门操作。在这里，我们讨论的实施颜色代码阵列的马约拉纳纳米线，避免分支网络，如T-结，从而简化其实现。我们表明，在这样的实现中，nonabelian统计可以被利用，而无需执行物理编织操作。物理编织操作被Majorana跟踪所取代，这是一种完全基于软件的协议，它适当地更新了颜色代码稳定器测量中涉及的Majorana。这种方法最大限度地减少了单量子位Clifford门所需的硬件操作。对于Clifford完备性，我们将颜色代码与表面码相结合，并使用颜色到表面代码的晶格手术用于长距离多目标CNOT门，其时间开销仅随控制和目标量子位的物理距离而几何地增长。通过添加魔态蒸馏，我们的架构描述了一个容错的通用量子计算机系统，如tetron，hexons或Majorana盒量子位的网络，但也可以应用于非拓扑量子位平台。
2017-11-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fermionic and Majorana Bound States in Hybrid Nanowires with Non-Uniform Spin-Orbit Interaction
研究了在磁场存在下，具有非均匀自旋轨道相互作用（SOI）和邻近诱导超导带隙的Rashba纳米线拓扑相中的带隙内束缚态.我们发现，费米束缚态（FBS）可以出现在邻近间隙内。它们位于两个线部分之间的结处，其特征在于SOI矢量的不同方向，并且它们与位于纳米线末端的马约拉纳束缚态（MBS）共存。FBS的能量由SOI矢量之间的角度和SOI与费米波长和局域化长度相比变化的长度尺度确定。我们还考虑了双结，并表明这两个新兴的FBS可以杂交，并形成一个双量子点的结构内的差距。我们找到明确的解析解的束缚态和它们的能量为某些参数制度，如弱和强SOI。分析结果证实和补充了一个独立的数值紧束缚模型的方法。这样的FBS可以作为准粒子陷阱，因此可以对基于编织MBS的拓扑量子计算方案产生影响。
2014-08-14 cond-mat.mes-hall
In-plane selective area InSb-Al nanowire quantum networks
强自旋轨道半导体纳米线耦合到超导体的主机马约拉纳零模式预测。马约拉纳模式的交换（编织）操作形成拓扑量子计算机的逻辑门，并需要纳米线网络。在这里，我们开发了一种面内选择性区域生长技术的InSb-Al超导体纳米线网络具有良好的量子输运特性。InSb纳米线网络中的无缺陷输运通道通过以下方式在绝缘但严重失配的InP衬底上实现：1）在（111）B衬底取向上的纳米线/衬底界面处的晶格失配的完全弛豫，2）从单个成核位置成核完整网络，这通过优化吸附原子的表面扩散长度来实现。拓扑量子计算的基本量子输运现象表明，在这些结构中，包括相位相干传输高达10 $μ$ m和硬超导能隙伴随着2 $e$周期库仑振荡与铝基库珀对岛集成在纳米线网络。
2021-03-11 cond-mat.mes-hall
Bulk and surface states carried supercurrent in ballistic Nb-Dirac semimetal Cd3As2 nanowire-Nb junctions
三维狄拉克半金属在所有三个动量方向上都有体狄拉克锥和费米弧状表面态，并且可以通过打破时间反演对称性转换为外尔半金属。然而，在狄拉克半金属中，高导电的体态通常掩盖了电子输运。在这里，我们展示了超导体和表面状态进行Nb-Cd_3As_2超导-Nb短和长结，分别。对于1 μ m长的结，观察到了Fabry-Perot干涉引起的临界超导电流振荡，表明超导电流携带的表面态是弹道输运，其中体态是退相干的，而拓扑保护的表面态仍然保持相干.此外，在长结中观察到超导圆顶，这归因于表面态和体态之间的相互作用增强的退相作为调谐栅极电压以增加载流子密度。拓扑半金属纳米线的超导电性在将Majorana费米子编织到拓扑量子计算中具有重要的应用前景。
2018-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hierarchical Majoranas in a Programmable Nanowire Network
我们提出了一个分层的架构，用于建立“逻辑”马约拉纳零模式使用“物理”马约拉纳零模式的半导体纳米线的六边形网络的Y-结。每个Y结包含三个“物理”马约拉纳，当它们靠近放置时会杂交，产生一个接近零能量的有效马约拉纳模式。相邻Y型结上的有效马约拉纳模式的杂交由蜂窝网络的链接上施加的栅极电压控制。这就产生了一个可调的紧束缚模型的有效马约拉纳模式。我们表明，选择的门电压，产生一个凯库勒涡模式的杂交振幅的集合产生一个紧急的“逻辑”马约拉纳零模式绑定到涡核。逻辑马约拉纳的位置可以通过编程门电压值随时间变化来自动调整，\textit{without}移动任何“物理”马约拉纳或关闭任何能隙。支持多个这样的“逻辑”马约拉纳零模式的纳米线网络提供了用于以完全可控的方式执行绝热非阿贝尔编织操作的物理平台。
2019-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Flux-controlled quantum computation with Majorana fermions
马约拉纳费米子为量子计算带来了希望，因为它们的非阿贝尔编织统计允许对量子信息进行拓扑保护操作。拓扑量子比特可以从纳米线网络中分离良好的马约拉纳对中构造出来。在传输线谐振器（transmon）中耦合到超导电荷量子比特允许通过磁通量的外部变化编织Majoranas。我们表明，读出操作也可以完全通量控制，而不需要微观控制隧道耦合。我们确定的最小电路，可以执行初始化-编织-测量步骤，证明非阿贝尔统计。我们介绍了随机存取马约拉纳内存，一个可扩展的电路，可以执行一个联合奇偶校验测量属于拓扑量子位的选择马约拉纳。这种多量子比特测量允许高效地创建高度纠缠态，并通过避免对辅助量子比特的需要来简化量子纠错协议。
2013-07-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental Phase Diagram of a One-Dimensional Topological Superconductor
拓扑超导体可以承载马约拉纳准粒子，它取代了费米子/玻色子二分法，并为容错量子计算提供了一条途径。在一维系统中，零能马约拉纳态被束缚在拓扑超导区的两端。马约拉纳束缚态的实验特征是在隧穿实验中在零源极-漏极电压偏置处的电导峰。在这里，我们确定了半导体纳米线耦合到一个传统的超导体的体拓扑相。通过零偏压峰对化学势和磁场的依赖关系，绘制了其相图。我们的研究结果是一致的计算有限长度的拓扑纳米线。相图的知识使得有可能可预测地调整纳米线段的拓扑相，从而控制多个马约拉纳束缚态的位置和耦合。这种能力是Majorana编织的先决条件，Majorana编织是一种实验，其中Majorana量子态被交换，以证明它们的非阿贝尔特性并实现拓扑量子比特。
2016-10-14 cond-mat.mes-hall
Majorana bound states and subgap states in three-terminal topological superconducting nanowire-quantum dot hybrid devices
研究了三端拓扑超导纳米线（TSNW）-量子点（QD）混合结器件。基于Bogoliubov-de Gennes紧束缚哈密顿量，计算了亚能隙态的能谱和波函数随TSNW之间超导相位差和量子点能级能量的变化.结果表明，当量子点能级位于超导能隙附近或内部时，可以存在八个亚能隙态。其中，四个低能（两个正的和两个负的）亚能隙态基本上是由位于三个TSNW末端的六个Majorana束缚态（MBS）的线性组合形成的。其余四个高能亚能隙态主要由QD态和与QD相邻的TSNW的三个MBS的线性组合构成。当超导能隙附近或内部没有量子点能级时，系统中只能存在由三个TSNW的六个MBS的线性组合构建的六个亚能隙态。研究还表明，TSNW之间的超导相位差在参数空间中存在唯一的一个点，在该点上，六个低能次带隙态的能量相互接近，能量接近于零.简单但通用的有效模型哈密顿量的三端TSNW-QD混合装置也已开发。基于有效模型哈密顿量，研究了三端TSNW量子点混合器件在三个无限长TSNW极限下的亚带隙态。计算结果和有效模型哈密顿量可以作为一个出发点，构建和研究的编织方案的多束层在TSNW结器件。
2018-01-26 cond-mat.mes-hall
Cooper pair splitting in a nanoSQUID geometry at high transparency
我们描述了一个由两个相互作用的量子点平行隔开的超导体组成的约瑟夫森器件，作为库珀对分裂的探针。除了电子通过每个点的顺序隧穿之外，在这个系统中还存在一个额外的传输通道：交叉Andreev反射，其中来自源极的库珀对在两个点之间分裂并在漏极超导体中重新组合。与涉及超导/正常金属“分叉”的库珀对分裂的非平衡情形不同，我们的提议依赖于当在两个点之间插入通量时对DC约瑟夫森电流的Aharonov-Bohm测量。我们提供了一个路径积分的方法来处理任意的双折射，我们探索的各个阶段（$0$或$π$）的量子点的所有贡献。我们提出了一个定义的库珀对分裂效率为任意的双折射，这使我们能够找到的相位协会，有利于交叉Andreev过程。纳米线作为量子点的实验中可能的应用进行了讨论。
2015-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Transport signatures of Majorana bound states in superconducting hybrid structures
在这篇小综述中，我们概述了最近的实验和理论进展的创建，表征和操纵的Majorana束缚态（MBSs）的超导体（SC）混合结构。在对更广泛的领域进行介绍性概述之后，我们特别关注我们最近在这个方向上的四个项目。我们表明，出现的Fano共振的微分电导在一个正常的铅马约拉纳纳米线量子点设置可以利用，以确定如果一个单一的MBS是由正常的铅和量子点提供的实验测试的非局域性的MBS接触。在第二个项目中，在$s$ -波SC-马约拉纳纳米线约瑟夫森结（JJ）中隧道耦合到两个MBS导致MBS对平衡约瑟夫森电流的有限贡献，直接探测马约拉纳对的局部自旋单重态贡献。然后，我们将我们的重点从MBSs形成在纳米线系统中的MBSs形成在拓扑JJ。在具有邻近感生超导性的单层屈曲硅烯中，可以使用两个局部电场来调谐拓扑平凡和拓扑非平凡区域之间的结。在Corbino几何拓扑约瑟夫森结中，位于约瑟夫森涡旋中的两个MBS可以沿着JJ旋转，并且在此过程中，将在JJ的相位差中周期性地交换。耦合到JJ的金属尖端中的隧穿电流显示出两个MBS的任意子编织相的迹象。
2020-07-09 cond-mat.mes-hall
Majorana bound states from exceptional points in non-topological superconductors
最近的实验工作对检测马约拉纳束缚态的重点是创造拓扑超导的条件。在这里，我们展示了另一种途径，实现完全本地化的零能量马约拉纳束缚态时，拓扑平凡的超导体是强耦合到一个螺旋正常区域。这样的结可以通过例如利用自旋轨道耦合来近似纳米线的有限部分，并且组合静电耗尽和塞曼场以驱动非近似（正常）部分进入螺旋相来实验性地实现。马约拉纳零模式出现在这样一个开放的系统中，没有微调作为一个结果的电荷共轭对称性，并最终可以链接到参数空间中的“例外点”（EP）的存在，其中两个quasibound Andreev水平分叉成两个quasibound马约拉纳零模式。EP后，后者之一成为非衰减的交界处接近完美的Andreev反射，从而导致在马约拉纳暗态（MDS）定位在NS交界处。我们发现，MDSs表现出与传统的封闭系统的Majorana束缚态（零能量，自共轭，$4π$ -约瑟夫森效应和非阿贝尔编织统计），而不需要拓扑超导电性的全部属性。
2016-03-04 cond-mat.mes-hall
