Engineering the coupling between Majorana bound states
我们研究了Majorana束缚态（CMBS）之间的耦合，这是介导的拓扑平凡链中存在的配对耦合和长程耦合。结果表明，平凡链的配对耦合和长程耦合可以增强CMBS。在周期驱动场驱动平凡链的情况下，推导了高频极限下CMBS的解析表达式，证明了CMBS可以通过驱动场的频率和振幅进行调制。最后，我们展示了可调谐CMBS在实现量子逻辑门中的应用。
2017-08-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Engineering Majorana corner modes from two-dimensional hexagonal crystals
二阶拓扑绝缘体可以由具有强自旋轨道耦合和面内塞曼场的二维材料来设计。在超导体附近，拓扑超导相可以在二维材料中诱导，其在两个锯齿形边缘之间的相交处具有Majorana角模。采用六方晶格中的两种紧束缚模型，即每个晶格位置上的$p_{z}$或$p_{x,y}$轨道，设计了二维拓扑超导材料。在这两个模型中，诱导二阶拓扑超导体的条件需要两个子晶格中的面内塞曼场或超导体配对参数的非均匀值。第二种模型的有限尺寸效应比第一种模型的有限尺寸效应弱。
2022-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Domain Wall Engineering in Graphene-Based Josephson Junctions
本研究从理论上探究拓扑扭结态介导的石墨烯基约瑟夫森结输运特性，提出三种畴壁工程策略，揭示其丰富物理机制，为下一代量子器件提供多功能平台。
2025-09-02 cond-mat.mes-hall
Inverse Purcell Suppression of Decoherence in Majorana Qubits via Environmental Engineering
University of Nottingham Ningbo China（诺丁汉大学宁波校区）
本文提出通过工程化环境谱密度抑制马约拉纳量子比特退相干，利用逆珀塞尔效应使退相速率随线长指数下降，与拓扑保护协同增强相干性。
2026-09-15 cond-mat.mes-hall
Engineering anomalous Floquet Majorana modes and their time evolution in helical Shiba chain
提出在面外 Néel 型螺旋 Shiba 链中通过化学势正弦调制产生常规与反常 Floquet Majorana 端模，并利用动力学绕数揭示其拓扑性质和实时形成机制。
2023-08-06 cond-mat.mes-hall
Numerical study of PbTe-Pb hybrid nanowires for engineering Majorana zero modes
外延超导体-超导体（SM-SC）混合纳米线是实现马约拉纳量子比特的潜在候选者。最近的实验和理论工作表明，SM中的带电杂质仍然是所有现有混合纳米线的主要问题，其中SM是InAs或InSb，而SC主要是Al。在这里，我们从理论上验证了最近提出的PbTe-Pb混合纳米线作为Majorana器件的潜在候选者。通过对PbTe纳米线的静电和电子性质的研究，我们发现PbTe纳米线的巨大介电常数赋予了其对带电杂质的高容忍度，这是其相对于InAs和InSb纳米线的潜在优势。此外，我们发现PbTe纳米线的有效轴向Landé $g$因子和Rashba自旋轨道耦合强度与InAs纳米线相当。Pb作为超导体的优点是：（i）Pb比Al具有更大的超导能隙、更高的临界温度和更高的平行临界磁场，（ii）Pb与PbTe之间的弱耦合也能在PbTe-Pb中诱导出与InAs-Al和InSb-Al相当的超导能隙，同时减轻了超导体对超导的重整化和诱导无序效应;以及（iii）Pb膜可以在PbTe上生长，其间具有薄的缓冲CdTe层，解决了作为无序的重要来源的晶格失配问题。在平行磁场存在的情况下，由于PbTe-Pb纳米线的高度各向异性Landé $g$因子，我们发现PbTe-Pb的典型BdG能谱和隧道谱与暴露于倾斜磁场的InAs和InSb基混合纳米线的能谱和隧道谱相似。计算的PbTe-Pb拓扑相图表明，PbTe的多相性使其比InAs和…
2022-02-28 cond-mat.mes-hall
Majorana corner states in an attractive quantum spin Hall insulator with opposite in-plane Zeeman energy at two sublattice sites
高阶拓扑超导体和超流体的主机低维马约拉纳角和铰链状态，因为新的拓扑结构的边界展览。虽然这种拓扑非平凡的阶段已被广泛探讨，更多可能的计划是必要的工程马约拉纳状态。本文提出了在两个亚晶格位置具有相反面内塞曼能量的二维吸引量子自旋霍尔绝缘体中可以实现Majorana角态。适当的塞曼场导致正方形样品的相邻边缘具有相反的狄拉克质量，并且自然地诱导出马约拉纳角态。这种拓扑相位的特征在于马约拉纳边缘极化，只要边缘间隙保持开放，它对随机势的扰动是鲁棒的。我们的工作为实现二维二阶拓扑超流体和设计Majorana角态提供了新的可能性。
2022-02-13 cond-mat.mes-hall
Engineering Quantum Spin Liquids and Many-Body Majorana States with a Driven Superconducting Box Circuit
我们设计了一个具有四个自旋S=1/2（量子比特）的驱动超导盒，使得耦合器件可以洞察量子自旋液体和多体Majorana态的发生。在一个盒子或岛中，我们引入了一个广义的核磁共振算法来实现我们的模型，并数值研究了自旋观测量的时间以及涌现的规范场。我们讨论了稳定的盒子对各种失谐的影响，我们包括通过Lindblad主方程耗散效应。耦合盒使我们能够实现量子自旋液体Kitaev ${\cal Z}_2$自旋模型在各种几何形状与应用程序中的复曲面代码。量子相变和马约拉纳物理学可以通过测量局部磁化率来检测。我们展示了如何产生一个N\' eel状态的通量耦合盒，我们解决的作用，导致随机伊辛模型的本地杂质通量。我们还提出了一个实现的Sachdev-Ye-Kitaev马约拉纳模型在耦合梯形系统。
2018-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Layer-selective and magnetic-field-enhanced transport of topological kink states in rhombohedral multilayer graphene
School of Physics and Technology, Nanjing Normal University（南京师范大学物理科学与技术学院）
本研究针对ABC堆垛菱面多层石墨烯，揭示拓扑谷扭结态的层极化特性，发现垂直磁场可通过打破其层对称分布抑制谷间散射，增强其无序区透射率，为操控该态传播提供有效途径。
2026-09-02 cond-mat.mes-hall
Engineering Majorana Kramers Pairs In Synthetic High Spin Chern Insulators
Northeastern University（东北大学）；Academia Sinica（中央研究院）
本研究探究高自旋陈数拓扑相边缘态的相互作用驱动相，揭示超导相与DIII类拓扑超导体的绝热关联，提出在冷原子平台实现马约拉纳克莱默对的方案并分析其优势。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.atm-clus
Quantum Spin-Valley Hall Kink States: From Concept to Materials Design
提出了一种基于二维六角拓扑绝缘体的可调谐量子自旋谷霍尔扭结（QSVHK）态阵列的实现方法.通过对Berry曲率和拓扑荷的分析，发现QSVHK态受到谷反转和时间反转对称性的拓扑保护。值得注意的是，QSVHK状态的电导仍然量子化对无论是磁无序或长程磁无序，验证了格林函数计算。基于第一性原理的结果，我们表明，QSVHK状态，保护与间隙高达287毫电子伏，可以实现在铋的合金工程，表面功能化，或电场，支持非挥发性应用的自旋谷过滤器，阀门和波导，即使在室温下。
2021-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering second order topological superconductor hosting tunable Majorana corner modes in magnet/$d$-wave superconductor hybrid platform
Institute of Physics（物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；University of Delhi（德里大学）
本文提出磁体/$d$波超导体-QSHI混合平台，利用非共线自旋织构诱导可调MCM，并通过四极绕数、有效模型与边缘理论阐明二阶拓扑相及调控机制。
2025-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana quasiparticles in semiconducting carbon nanotubes
工程有效的p波超导体托管马约拉纳准粒子（MQPs）是现在特别感兴趣的，也鉴于可能利用MQPs的容错拓扑量子计算。在准一维系统中，横模之间的耦合显著缩小了拓扑超导性的参数空间。再加上在实验可行的条件下实现拓扑相的要求，这在实践中强烈限制了可以托管MQPs的系统的选择。在这里，我们证明，半导体碳纳米管（CNT）在接近的超导体，如剥离的NbSe $_2$，满足这些需求。通过精确的数值紧束缚计算，在真实空间中，我们显示了本地化的零能量状态的出现在CNT两端的临界值以上的所施加的磁场。知道微观波函数，我们毫不含糊地证明了马约拉纳性质的局域化状态。采用精确的解析模型哈密顿量计算了拓扑相图。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall
Multiple chiral Majorana states in proximitized magnetic topological insulator heterostructures
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC), Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学凝聚态物理中心（IFIMAC））；Instituto de Estructura de la Materia IEM-CSIC（CSIC物质结构研究所）；Instituto Nicolás Cabrera, Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学尼古拉斯·卡布雷拉研究所）
该研究在三维扩展Bernevig-Hughes-Zhang框架下，证实磁性掺杂拓扑异质结构可产生多重手性马约拉纳模式，推导了相关解析判据，为拓扑量子计算提供了有前景的平台。
2026-09-02 cond-mat.mes-hall
Probing Majorana-like states in quantum dots and quantum rings
工程手性$p$波超导半导体结构提供了迷人的方式来获得和研究马约拉纳模式在凝聚态的背景下。本文从理论上研究了量子点和量子环中的手征$p$波超导电性。使用解析和数值方法，我们计算了这些结构中的准粒子激发谱和相应的激发振幅和电荷密度。在拓扑结构中，我们可以观察到量子点和量子环中的手征边缘模，它们局域在边界上，具有有限的能量。通过施加从量子环中排出的磁场，但其产生的通量是$Φ_0/2=π\hbar/e$的奇数倍，马约拉纳模式，即具有零能量和零电荷密度的（近似）简并边缘模式，在拓扑机制中成为可能。此外，我们调查有限尺寸的影响，分裂这些退化的边缘模式，以及渗透到超导区域的磁场的效果，在某些情况下仍然可以支持边缘模式与近似为零的能量和电荷。
2015-04-14 cond-mat.mes-hall
Engineering topological superconductors using surface atomic-layer/molecule hybrid materials
表面原子层（SAL）超导体是在洁净的半导体表面外延生长金属原子而形成的。与传统的金属薄膜相比，它们具有两个重要的特征：i）整个系统的空间反转对称性破缺和ii）对外来物种的表面吸附的高灵敏度。这些可能导致表现的Rashba效应和塞曼场施加吸附的磁性有机分子。在介绍了典型SAL超导体Si（111）-（root 7 xroot 3）-In之后，我们描述了如何利用这些特征来设计具有Majorana费米子的拓扑超导体，并讨论了它的前景和预期的挑战。
2015-08-04 cond-mat.mes-hall
Enhanced topological protection in planar quasi-one-dimensional channels with periodically-modulated width
我们研究了一维（1D）和准一维周期性结构作为可能的平台出现的马约拉纳束缚态，增强了对无序和系统不均匀性的鲁棒性。首先，使用一个简单的一维模型，我们解析地推导出有效的参数表征所产生的周期势的迷你带。我们发现，足够强的周期性电位，更高的能量的迷你带托管马约拉纳束缚态有显着的优势相比，他们的同行在统一的系统，包括增加拓扑间隙，增强对无序的鲁棒性，并扩大参数空间区域与拓扑超导性的存在相一致。我们确定的问题工程足够强大的周期性潜力作为一个关键的路障，实现高效的周期性1D结构。为了解决这一挑战，我们提出了一个有效的实施周期性电位的基础上实现的准一维通道在2D半导体异质结构接近耦合到超导体带的周期性调制的宽度。我们的调制通道设备的数值研究显示出良好的协议与简单的1D模型，揭示了一个拓扑相图，是相当不敏感的限制潜在的细节与屏蔽的超导体，并表明，工程图案化的2D结构是一个强大的和通用的方法来实现强大的马约拉纳束缚态。
2020-02-17 cond-mat.mes-hall
Subgap states in semiconductor-superconductor devices for quantum technologies: Andreev qubits and minimal Majorana chains
本文回顾了半导体-超导异质结构中亚能隙态的工程化进展，重点介绍基于量子点的Andreev量子比特和最小Kitaev链的实验实现，并指出亚能隙束缚态可被利用于新型量子比特设计。
2024-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quasi-two-dimensional Majorana zero modes from finite-size-coupled chiral hinge states
The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；High Magnetic Field Laboratory, HFIPS, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院）
通过理论模型研究，提出在传统s波超导体近邻的手性高阶拓扑绝缘体中实现空间分离马约拉纳零模的准二维途径，阐述了形成过程及特点，证明其是实现多马约拉纳零模的有前景平台。
2026-07-07 cond-mat.mes-hall
Microwave readout of Majorana qubits
马约拉纳量子比特提供了一种很有前途的方式来存储和操纵量子信息，通过编码到马约拉纳零模式的状态。由于信息存储在系统的拓扑性质中，局部噪声不会导致退相干。通过编织零模式来实现信息的操纵。然而，由于信息隐藏得很好，因此本质上很难获得，因此测量是具有挑战性的。在这里，我们讨论了一个设置测量状态的马约拉纳量子比特采用微波工程的标准工具。我们采用的基本物理效应是这样一个事实，即电压偏置的约瑟夫森结托管马约拉纳费米子允许光子发射和吸收的约瑟夫森频率的一半。我们表明，在色散制度，我们的设置允许我们进行量子非爆破测量，并达到量子极限。我们的设置的一个吸引人的特点是，马约拉纳量子位与测量设备的相互作用可以通过改变结的直流偏置来随意打开和关闭。
2015-02-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-Hermitian Floquet topological superconductors with multiple Majorana edge modes
Majorana边模是拓扑量子计算的候选基元。在这项工作中，我们的目的Floquet工程方法产生任意多个非厄米马约拉纳零和$π$模式的边缘的一维拓扑超导体。研究了具有周期性超导对的Kitaev链，发现了丰富的非厄米特Floquet拓扑超导相，这些超导相是由驱动和非厄米特效应的相互作用引起的.每个相的特征在于一对拓扑绕组数，由于所施加的驱动场，其原则上可以取任意大的整数值。在开边界条件下，这些缠绕数还预测了准能量为零和$π$的退化Majorana边缘模式的数量。因此，我们的研究结果扩大了家庭的Floquet拓扑相位在非厄米特设置，在实现环境鲁棒性Floquet拓扑量子计算的潜在应用。
2020-03-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Chiral Majorana Fermion Modes on the Surface of Superconducting Topological Insulators
超导拓扑绝缘体（STI）表面是实现Majorana费米子的有效$p\pm ip$超导平台。手征马约拉纳模式（CMM），这是不同于马约拉纳束缚态定位在点上，可以很容易地在实验中通过沉积铁磁覆盖层上的STI表面。在这里，我们模拟这种异质结采用一个现实的紧束缚模型，并表明，CMM出现在铁磁岛的边缘后，超导能隙被反转的铁磁和STI之间的交换耦合。此外，通过调节拓扑绝缘体的化学势可以产生多个CMM。这些结果可以应用于拓扑绝缘体和本征STI化合物，如PbTaSe $_2$，BiPd及其化学类似物中的邻近效应诱导的超导性，提供了一条路线，工程CMMs在这些材料。
2016-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Engineering and probing non-Abelian chiral spin liquids using periodically driven ultracold atoms
本文提出基于 Floquet 周期驱动和冷原子实现 Kitaev 蜂窝模型的方案，以构建并探测非阿贝尔手性自旋液体，通过能隙谱学和边缘淬火探测手性边缘信号，为研究非阿贝尔激发和量子化热输运铺路。
2023-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Engineering and manipulating topological qubits in 1D quantum wires
本文研究了在塞曼场存在下，由超导体-超导体一维异质结的拓扑（T）相和正常（N）相组成的TNT和NTN结中的约瑟夫森效应。我们的设置的一个关键特征是，除了超导序参量的相位的变化，我们允许的磁场的方向沿结改变。我们发现一种新的磁贡献的马约拉纳约瑟夫森耦合，允许约瑟夫森电流被调谐通过改变沿结的磁场的方向。我们还预测，自旋电流可以产生一个有限的超导相位差，使这些材料潜在的候选人自旋电子应用。最后，这种新型的耦合不仅构成了马约拉纳束缚态存在的独特指纹，而且还提供了一种在导线网络中操纵和编织拓扑量子位的替代途径。
2012-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A topological flux trap: Majorana bound states at screw dislocations
超导异质结构中的非平凡拓扑结构的工程化是一个非常具有挑战性的任务。减少该系统的组成部分将有助于建立长期寻求的马约拉纳邦。在这里，我们探索了一条在平凡的超导体中实现紧急拓扑结构的途径，而不需要其他近似材料。具体来说，我们表明，一个漩涡托管偶数通量量子能够形成一个准一维拓扑子系统，可以映射到Kitaev线，如果漩涡被困在螺旋位错。这种晶体学缺陷破坏了反转对称性，从而使局部自旋轨道耦合穿过超导体。的涡旋位错对，否则平凡的散装可以窝藏一对马约拉纳束缚态位于两个表面终端。我们解释的能带反转的Caroli-de Gennes-Matricon涡旋束缚态的拓扑转变，并讨论了有利的材料参数。
2022-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Phase-controlled quasi-bound states in the continuum and thermoelectric enhancement in Majorana-quantum-dot nanostructures
Universidad Técnica Federico Santa María（费德里科·圣玛丽亚技术大学）；Universidad Andres Bello（安德烈斯·贝略大学）；Universidad Tecnológica Metropolitana（大都会理工大学）；Pontificia Universidad Católica de Valparaíso（瓦尔帕莱索天主教大学）；Universidad de Antofagasta（安托法加斯塔大学）
研究马约拉纳零模与连续统中束缚态相互作用对交叉条形量子点热电响应的影响，用格林函数等方法分析，发现对称性破缺等可调控热电响应，超导相位控制效果显著，确定其为调控拓扑混合纳米结构电子响应的有效手段。
2026-07-20 cond-mat.mes-hall
Physical Implementation of a Majorana Fermion Surface Code for Fault-Tolerant Quantum Computation
我们提出了一个物理实现的相互作用马约拉纳费米子实现$Z_{2}$拓扑秩序的交换哈密顿量，使用约瑟夫森耦合拓扑超导岛阵列。所需的多体相互作用哈密顿量自然地由充电能量在超导岛上引起的量子相位滑移和电子隧穿的组合产生。我们的设置改进了最近的建议，用于实现马约拉纳费米子表面码[1]，容错量子计算的“混合”方法，结合（1）工程的稳定剂哈密顿与拓扑有序的基态（2）投影稳定剂测量，以实现纠错和一组通用的逻辑门。我们的混合策略在误差抑制和单步稳定器测量方面优于传统的表面码结构，并且广泛适用于实现量子计算的稳定器码。
2015-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Optical conductivity of the Majorana mode at the s- and d-wave topological superconductor edge
研究s波和d波拓扑超导体边缘Majorana模式的光学电导率，发现局域光学电导率和态密度的定性特征依赖于超导对称性，可通过磁化和温度调控，Majorana边缘态导致非单调温度依赖性。
2024-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Synthesizing Majorana zero-energy modes in a periodically gated quantum wire
我们探索了一个方案，工程的一维无自旋p波超导体托管不成对的马约拉纳零能量模式，使用一个全电的设置与自旋轨道耦合量子线接近的s波超导体。通过采用周期性调制的Rashba相互作用来确保由单个自旋分裂能带所需的费米能级的交叉，所述Rashba相互作用由电子-电子相互作用和均匀的Dresselhaus相互作用辅助，在两个自旋轨道移动的费米点处打开间隙。虽然在混合超导体-半导体器件中的实现需要改进当今的能力，但是我们的方案的变体（其中自旋-轨道耦合冷费米子有效地邻近耦合到Feshbach分子的BEC储库）可以提供即用型平台。
2016-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
A New Platform for Engineering Topological Superconductors: Superlattices on Rashba Superconductors
寻找支持Majorana费米子激发的拓扑超导体一直是凝聚态物理的重要课题。在这项工作中，我们提出了一个新的工程拓扑超导体的实验方案。在这个方案中，通过操纵放置在具有Rashba自旋轨道耦合的超导体顶部的有机分子的超晶格结构，可以在不微调化学势的情况下实现拓扑超导相。此外，通过改变有机分子的超晶格结构，可以得到不同陈数的超导体。
2015-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological Superconducting Vortex From Trivial Electronic Bands
超导涡旋是囚禁非阿贝尔Majorana准粒子的理想陷阱。人们普遍认为，无论是正常态还是超导基态波函数的体态拓扑结构，对于固态系统中的马约拉纳零模是至关重要的。这种普遍的信念形成了两个主要的马约拉纳模式的搜索方向，无论是在本征拓扑超导体或平凡的超导拓扑材料。在这里，我们表明，携带马约拉纳超导涡旋是不排他的体态拓扑，但可以产生从拓扑平凡的量子材料以及。我们预测，在超导碲汞类材料的平凡带是负责诱导异常涡旋拓扑物理，超越任何现有的理论范式。文中还讨论了应变控制的Majorana工程可行方案和涡旋Majorana模态的实验特征。我们的工作提供了新的指导方针，在一般超导体的涡旋为基础的马约拉纳搜索。
2023-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological superconductivity with deformable magnetic skyrmions
磁skyrmions是纳米级的自旋配置，可以有效地创建和操纵。它们为下一代自旋电子学应用带来了巨大的希望。与这些发展并行的是，磁性、超导性和自旋-轨道耦合的相互作用已被证明是工程拓扑超导性的通用平台，预测其可承载非阿贝尔激发，马约拉纳零模式。我们表明，拓扑超导性可以诱导由proximitizing磁skyrmions和传统的超导体，而不需要额外的成分。除了先前报道的马约拉纳零模式的skyrmion的核心，我们发现一个更普遍的手征带的skyrmion的边缘上的马约拉纳模式。我们表明，手征马约拉纳带是有效的平坦的物理相关制度的参数，导致有趣的鲁棒性和缩放特性。特别是，在（近）平带的马约拉纳模式的数量规模与周边长度的变形skyrmion配置，而强大的本地混乱。
2019-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dynamic Realization of Majorana Zero Modes in a Particle-Conserving Ladder
本文提出在粒子数守恒的光晶格梯子模型中，通过时间周期脉冲激活配对跃迁来动态实现马约拉纳零模，并用玻色化理论和矩阵乘积态数值验证了其稳定性。
2025-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Dissipation-Induced Steady States in Topological Superconductors: Mechanisms and Design Principles
L.D. Landau Institute for Theoretical Physics（列夫·朗道理论物理研究所）；Kirensky Institute of Physics, Federal Research Center KSC SB RAS（基连斯基物理研究所，俄罗斯科学院西伯利亚分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心联邦研究中心）；Laboratory for Condensed Matter Physics, HSE University（高等经济大学凝聚态物理实验室）
研究拓扑超导体中非平衡退相干稳态的条件，通过环境耗散场影响下存在不成对马约拉纳模式的拓扑超导体，建立平衡马约拉纳零模与非平衡动能零模之间的对应关系，并提出通过控制耗散工程稳定退相干稳态的方法。
2026-02-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
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 modes in emergent-wire phases of helical and cycloidal magnet-superconductor hybrids
非共线磁性开启了产生拓扑超导性的可能性。在这里，我们专注于在背景磁场的磁性超导体混合结构的螺旋和摆线的磁性织构。我们证明，这个系统可以进入一个拓扑阶段，可以理解为一组平行的拓扑线。我们探索并证实了这一想法的深度与三种不同的方法：连续模型，紧束缚模型的基础上的磁性单胞，和精确的对角化有限的二维晶格。这种拓扑状态的关键签名是马约拉纳束缚态的存在下，在某些向错缺陷的磁性纹理。基于螺旋织构或摆线织构所赋予的$C_2$对称性，我们采用具有旋转不变量的拓扑晶体超导体理论，得到了向错处的Majorana宇称。此外，我们考虑了一个90度的helimagnet域壁，这是由一个字符串的交替向错。我们讨论了由此产生的链向错束缚态杂交成两个手征模式具有不同的速度。我们认为，手性磁体和超导体的混合系统能够在各种空间配置中承载马约拉纳模式，其纳米工程可能远远低于，例如，半导体线
2020-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Engineering 1D topological phases on $p$-wave superconductors
在这项工作中，我们研究如何，与杂质工程的帮助下，二维$p$波超导体可以作为一个平台，一维拓扑相位。我们发现，虽然手性和螺旋母态本身是拓扑非平凡的，标量杂质链上的两个系统支持多个拓扑相位和马约拉纳端态。我们开发了一种方法，使我们能够提取的拓扑不变量和subgap频谱，即使远离中心的差距，为代表的情况下，无自旋，手性和螺旋超导体。我们发现，保护非平凡相位的拓扑间隙的大小可能是底层超导体间隙的一个重要部分。
2016-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Optimal Majoranas in Mesoscopic Kitaev Chains
Quantum Advanced Research Center (QuARC), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)（量子先进研究中心，西班牙国家科学研究委员会）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)（马德里材料科学研究所，西班牙国家科学研究委员会）
研究通过超导段连接的量子点实现Kitaev链，揭示介观混合区域对Majorana零模局域化的影响，推导出优化条件和实验相关参数。
2026-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Stabilizing topological superconductivity in disordered spin-orbit coupled semiconductor-superconductor heterostructures
Clemson University（克莱姆森大学）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；West Virginia University（西弗吉尼亚大学）
通过增强SM-SC耦合和扩展泽曼场范围，该研究提出在掺杂自旋轨道耦合半导体-超导异质结构中稳定拓扑超导性和马约拉纳零模的方法。
2024-02-29 cond-mat.mes-hall
Synthetic Weyl Points and Chiral Anomaly in Majorana Devices with Nonstandard Andreev-Bound-State Spectra
我们演示了如何设计各种非标准类型的Andreev束缚态（ABS）分散体，通过依赖于马约拉纳束缚态（MBS）的复合结构。在这里，MBS出现在由两个拓扑超导体（TSC）组成的约瑟夫森结的界面处。每个TSC凭借手征或酉对称性在每个边缘上具有多个MBS。我们发现，虽然ABS分散体是$2π$ -周期性的，它们仍然包含多个交叉保护的费米子宇称守恒。具有四个接口MBS和所有MBS耦合完全可控的单个结，或者具有部分耦合可调谐性的这种耦合结的网络，为合成维度中具有Weyl点或节点的拓扑能带结构打开了大门，这反过来又允许费米子奇偶校验（FP）泵浦，其周期由ABS色散细节设置。实际上，在节点情况下，FP抽运是二维合成时空中手征反常的一种表现。在这些装置中ABS工程的可能实验演示，进一步有望揭示新的路径，为检测MBSs和高维手征异常。
2019-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Engineering nodal topological phases in Ising superconductors by magnetic superstructures
近年来，人们发现面外自旋轨道耦合（SOC）对过渡金属二硫属化物（TMD）的超导电性有很强的影响。此外，在范德瓦尔斯材料上制备二维铁磁体的新技术正在迅速出现。结合这些突破，我们提出了一个实现节点拓扑超导的TMD制造纳米结构的铁磁体的顶面上的面内磁化。所提出的程序不需要应用外部磁场，并适用于单层和多层（散装）系统。拓扑相的特征包括可以通过扫描隧道显微镜（STM）技术直接观察到的马约拉纳平坦带。我们专注于NbSe $_2$，并认为所提出的结构，展示节点拓扑相可以实现现有的技术。
2020-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson current signature of Floquet Majorana and topological accidental zero modes in altermagnet heterostructures
Institute of Physics（物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴哈国家研究所）；BITS Pilani-Hydrabad Campus（比拉尼-海得拉巴校区）
研究通过Floquet工程和约瑟夫森电流响应，在交替磁体异质结构中识别Floquet Majorana端模和拓扑偶然零模。
2025-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Topological superconductivity in layered d-wave altermagnetic metals
Sun Yat-sen University（中山大学）
该研究探究层状d波反常金属的拓扑超导电性，利用层间隧穿、RSOC与反常交换场的相互作用，实现含马约拉纳边缘模、角模的拓扑相，为工程化拓扑超导电性提供可控途径。
2026-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Dominant non-local superconducting proximity effect due to electron-electron interaction in a ballistic double nanowire
本文通过栅极可调弹道InAs双纳米线约瑟夫森结研究库珀对分裂，发现线间超导占主导，并将其归因于一维电子-电子相互作用，为高效CPS和马约拉纳费米子构筑提供新途径。
2019-09-27 cond-mat.mes-hall
Time-reversal-invariant topological superconductivity
拓扑超导体的特征是在体材料中存在对能隙，在边界处存在无能隙的自厄米马约拉纳模。在一维中，这些是绑定到端部的零能量模式，而在二维中，这些是沿着边缘行进的手性无隙模式。马约拉纳模式吸引了很多的兴趣，由于其奇异的属性，其中包括非阿贝尔交换统计。通过结合自旋-轨道耦合、常规超导和磁性，实现拓扑超导已经取得了进展。然而，受保护的马约拉纳模式的存在并不必然要求磁场破坏时间反演对称性。事实上，马约拉纳模对可以存在于\emph{time-reversal-invariant}拓扑超导体（TRITOPS）的边界。正是时间反演对称性保护了这对所谓的马约拉纳·克拉默斯对，使其不会出现缺口。这类似于二维拓扑绝缘体的情况，其一对螺旋形无间隙边界模式受到时间反演对称性的保护。实现TRITOPS相将是研究物质拓扑相的重要一步。在本文中，我们描述的TRITOPS相的物理性质，并审查最近的建议，工程和检测它们在凝聚态系统中，在一个和两个空间维度。我们主要集中在非本征超导体，超导性是通过邻近效应。我们强调的作用之间的相互作用的吸引力和排斥的电子-电子相互作用作为一个潜在的机制。在讨论TRITOPS相的探测时，我们重点讨论了Majorana Kramers对的物理印记，并回顾了可以揭示它们存在的输运测量的建议。
2018-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Engineering of robust topological quantum phases in graphene nanoribbons
在这里，我们提出了一个灵活的策略，实现强大的纳米材料展示价电子结构，其基本物理描述的SSH-Hamilton。这些固态材料是使用原子级精确的石墨烯纳米带（GNR）实现的。我们展示了不同宽度的扶手椅型GNR的拓扑边界态在结处的受控周期耦合，以产生准一维平凡和非平凡的电子量子相位。他们的拓扑类实验确定后绘制的体积边界对应和测量的存在（非平凡）或不存在（平凡）的本地化的端态扫描隧道光谱（STS）。我们提出的策略有可能调整的带宽的拓扑电子带接近的邻近诱导的自旋轨道耦合或超导的能量尺度，并可能允许实现Kitaev像哈密顿和马约拉纳型端态。
2018-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological sound pumping of zero-dimensional bound states
拓扑相位激发了声、光和物质工程的前所未有的能力，最近的进展表明，波不仅局限于拓扑不同的绝缘体之间的界面，而且以零维非传播状态的形式束缚在缺陷或角落。最近在人造的凯库莱织构晶格中观察到了马约拉纳类束缚态。在这里，我们展示了如何声学版本的相关Jackiw-Rossi涡体现了一个无干扰的泵浦过程，其中的光谱流的角落状态示意性地合并所述的马约拉纳状态。此外，我们还讨论了凯库勒涡旋的手征性如何映射到由空间分离的声波热点组成的二维量子霍尔系统中。我们预见，我们的研究结果应该提供新颖的异国情调的工具，使当代控制声音。
2020-04-24 cond-mat.mes-hall physics.class-ph
Chiral $p$-wave superconductivity in a twisted array of proximitized quantum wires
具有$p_x+ip_y$有序的超导体长期以来一直吸引着物理学界的注意，因为在这样的系统中，涡旋缺陷拥有马约拉纳零模。在这里，我们提出了一个简单的构造的手征超导体使用接近量子线和扭转角工程的基本成分。我们表明，弱耦合的平行阵列，这样的线形成一个无隙的$p$波超导体。两个这样的阵列，以接近$90^\circ$的扭曲角堆叠在另一个之上，自发地打破时间反演对称性，形成一个坚固的，完全带隙的$p_x+ip_y$超导体。我们绘制出拓扑相的建议系统，证明存在的Majorana零模式的旋涡，并讨论了实验实现的前景。
2020-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Competing Vortex Topologies in Iron-based Superconductors
在这项工作中，我们建立了一个新的理论范式的涡旋马约拉纳物理在最近发现的拓扑铁基超导体（tFeSC）。虽然tFeSC被广泛接受为具有本征$s$波超导性的拓扑绝缘体（TI）的范例，但我们的理论意味着这种共同的信念可能过于简单化。我们的主要发现是，正常状态的体狄拉克节点，通常被忽略的TI为基础的涡旋马约拉纳理论tFeSC，将发挥关键作用，确定涡旋状态的拓扑结构。特别是，TI和狄拉克结带之间的相互作用将导致多个竞争的拓扑相位的超导涡旋线在tFeSC，包括一个前所未有的混合拓扑涡旋状态，携带马约拉纳束缚态和无隙色散。值得注意的是，这种奇异的混合涡旋相通常存在于我们的tFeSC的极小模型的涡旋相图中，并且与tFeSC候选者如LiFeAs直接相关。当四重旋转对称性被涡旋线倾斜或弯曲破坏时，混合涡旋变得拓扑平凡化，并且变得无马约拉纳，这可以解释在LiFeAs中观察到的无处不在的平凡涡旋的困惑。马约拉纳信号的起源在其他tFeSC候选人，如FeTe $_x$ Se $_{1-x}$和CaKFe $_4$ As $_4$也解释在我们的理论框架内。我们的理论揭示了新的光在高温铁基系统的理论理解和实验工程马约拉纳物理。
2022-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Floquet engineering of long-range p-wave superconductivity: Beyond the high-frequency limit
已经表明，Kitaev链中的长程{ \it p}波超导性可以经由具有高频率的ac场来设计[Benito等人，Rev.B90，205127（2014）]。然而，对于其实验实现，对具有更宽驱动频率范围的Floquet工程的理论理解变得很重要。在这项工作中，专注于交流驱动的Kitaev链的隧道相互作用，我们调查的影响，从领先的修正到高频限制的紧急{ \it p}波超导。重要的是，我们发现了新的工程远程{ \it p}波配对相互作用，可以显着改变的高频限制在长的相互作用范围。我们还发现，领先的校正另外产生最近邻{ \it p}波配对相互作用与重整化的配对能量，长程隧道相互作用，特别是多对Floquet Majorana边缘状态，在高频极限被破坏。
2017-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Two-dimensional topological superconductivity in Pb/Co/Si(111)
就像绝缘体可以在它们的边缘拥有拓扑狄拉克态一样，超导体也可以表现出以马约拉纳边缘态为特征的拓扑相。近感超导导线两端的零能态被认为是一维拓扑超导体中的定域Majorana端态。相比之下，传播的马约拉纳态应该存在于二维（2D）拓扑超导体的1D边缘。在这里，我们报告了周围的拓扑超导畴由一个单一的原子层的Pb覆盖Co/Si（111）的磁性岛的色散间隙状态的直接观察。我们解释了所观察到的连续分散在超导能隙的空间拓扑转变伴随着手征边缘模式和剩余的间隙螺旋边缘状态。我们的实验方法使工程和控制各种各样的新的量子相位。这在量子材料和量子电子学领域开辟了新的视野，其中畴的磁化强度可以用作操纵拓扑状态的控制参数。
2017-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Generation of Bloch Points with Controlled Spin Texture Using Geometrical Boundary Conditions
Loughborough University（拉夫堡大学）；TU Wien（维也纳工业大学）；Leibniz Institute for Solid State and Materials Research（莱布尼茨固态与材料研究所）；Universidad de Oviedo（奥维耶多大学）；CINN (CSIC—Universidad de Oviedo)（共同创新中心（西班牙国家研究委员会-奥维耶多大学））；ALBA Synchrotron Light Source（阿尔巴同步辐射光源）；TUD Dresden University of Technology（德累斯顿工业大学）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Laboratoire Albert Fert, CNRS, Thales（阿尔伯特·费尔特实验室（法国国家科学研究中心、泰雷兹集团））；Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）
通过设计三维纳米磁体中的几何边界条件，实现了具有可控自旋织构的布洛赫点的生成，并展示了对手性界面处布洛赫点畴壁的极性、旋性和螺旋度的确定性控制。
2026-05-28 cond-mat.mes-hall
Engineering three-dimensional topological insulators in Rashba-type spin-orbit coupled heterostructures
拓扑绝缘体代表一类新的量子相，由不变对称性和自旋轨道耦合定义，保证其表面的金属狄拉克激发。这些状态的发现引发了实现非平凡的激发和新颖的效果，如磁电效应和拓扑马约拉纳激发的希望。在这里，我们发展了一个理论形式主义，表明三维拓扑绝缘体可以通过堆叠的二维费米气体的双层结构与相反的Rashba型自旋轨道耦合相邻层，并与层间量子隧穿人工设计。我们证明，在沿（001）方向生长的双层堆叠，一个非平凡的拓扑相变发生以上的Rashba双层的临界数量。在拓扑阶段，我们发现在$Γ$ -点形成一个单一的自旋极化狄拉克锥。这种方法提供了一种在充分利用原子层沉积方法的设置中设计人造拓扑绝缘体的可访问方式。这种设计原理是可调的，也使我们能够绕过大块晶体几何形状所施加的限制。
2013-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The $ω$-SQUIPT: phase-engineering of Josephson topological materials
基于邻近效应的多端超导约瑟夫森结为在纳米尺度的弱连接中剪裁非平凡的量子态提供了一个很好的机会。这些结构可以实现多维的奇异拓扑，例如，能够支持马约拉纳束缚态的人工拓扑超导体，并为新兴的量子技术和未来的量子信息方案铺平了道路。在这里，我们报告的第一个实现的三端约瑟夫森干涉仪的基础上接近纳米级的弱链接。我们的隧道光谱测量揭示了带隙（即，绝缘的）和无间隙的（即，导电）状态，这些状态由连接到结的三个超导引线的相位配置控制。我们证明了这些转变的$topological$性质：一个无隙状态必然发生在两个不同拓扑指数的带隙状态之间，非常像两个不同拓扑结构的绝缘体之间的界面必然是导电的。表征这种带隙状态的拓扑数由形成约瑟夫森干涉仪的两个回路上的超导相绕组给出。由于这些带隙态不能在不经过无隙条件的情况下连续地相互转换，因此它们在拓扑上是$protected$。我们对无隙态的观察对于实现Weyl点或反常约瑟夫森效应的更复杂的人工拓扑材料的相位工程是至关重要的。
2016-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
