Majorana mode stacking, robustness and size effect in cylindrical nanowires
我们讨论了圆柱形有限量子纳米线中Majorana边缘模的鲁棒性。纳米线被建模为一个二维圆柱壳的半导体材料与邻近诱导的超导性和内在的Rashba自旋轨道相互作用。后者的特征在于在纳米线的横向方向上的有效电场和磁场。还假设了指向任意方向的外加磁场。数值对角化的哈密顿量，使我们能够研究不同的实验配置的纳米线的光谱。如果倾斜方向垂直于有效自旋轨道磁场，则马约拉纳模式被证明对于磁场远离圆柱体纵轴的倾斜是鲁棒的，但否则是脆弱的。另一方面，我们发现在相同的圆柱体边缘的纳米线半径的值的增加的Majorana模式的数量增加。我们把这种现象称为“叠加效应”，它是由于马约拉纳模式波函数之间的正交性而发生的。以这种方式，不同的马约拉纳在纳米线表面上占据互补位置。
2015-07-20 cond-mat.mes-hall
Quasi-particle current in planar Majorana nanowires
我们计算了平面混合（超导体-半导体）纳米线中Majorana态的局域准粒子电流。在不存在磁场的垂直分量的情况下，电流以圆形轨迹流动，没有优选方向。另一方面，当存在磁场的垂直分量时，准粒子电流以由磁场建立的取向围绕马约拉纳密度峰循环。
2015-07-17 cond-mat.mes-hall
Majorana modes in smooth normal-superconductor nanowire junctions
本文提出了一种数值方法来获得纳米线中光滑的正常超导结的谱，这种结能够承载马约拉纳零模。电势和超导体界面的柔软性对马约拉纳模式的保护产生相反的效果。虽然软势是一个保护的障碍，软超导体的间隙过渡大大有利于it.We的方法还指出了扩展的马约拉纳状态时，传播模式是活跃的远离结的可能性，虽然这需要在所有开放的通道相等的入射通量。
2013-08-19 cond-mat.mes-hall
Effects of tilting the magnetic field in 1D Majorana nanowires
我们研究了磁场从平行方向倾斜对一维Majorana纳米线的影响。特别是，我们专注于马约拉纳零模式的存在条件，揭示了一个分析关系（正弦规则）之间的磁场方向相对于导线，其幅度和超导参数的材料。然后将研究扩展到纳米线的结，将其视为由两个均匀臂组成的磁性非均匀直纳米线。结果表明，它们的光谱可以用两个独立臂的光谱来解释。最后，我们研究了当臂长增加时，Majorana模的局域化是如何从结角处的磁界面转移到纳米线的末端的。
2015-07-17 cond-mat.mes-hall
Majorana phi0 Junction in a Disordered Spin-orbit Coupling Nanowire with Tilted Magnetic Field
纳米线系统中的Majorana约瑟夫森结在清洁极限下表现出伪$4π$周期电流-相位关系。在这项工作中，我们研究如何在一个无序的马约拉纳约瑟夫森结内的Bogoliubov-de Gennes方法的倾斜磁场的电流相位关系。我们表明，倾斜的磁场诱导的电流相位关系的$ϕ_0$相移。最重要的是，我们发现这种$ϕ_0$ -连接行为即使在存在疾病的情况下也是稳健的。
2017-10-02 cond-mat.mes-hall
Electronic states in nanowires with hexagonal cross-section
利用有效质量哈密顿量的数值对角化方法计算了具有六边形截面的均匀纳米线的电子能谱。使用了两个基组。计算了低激发态的波函数并进行了可视化。该方法的优点是网格方法的基础上有限差分（或有限元）计划：非物理的解决方案不会出现。我们的方案可以很容易地推广到多带（Luttinger或Kane）${\bf k}\cdot{\bf p}$哈密顿量的情况。外部场（电场、磁场或应变）也可以被一致地引入到问题中。
2021-01-16 cond-mat.mes-hall
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
Zero-energy pinning from interactions in Majorana nanowires
拓扑超导体边界处的马约拉纳零模是电荷中性的，是电子和空穴的相等叠加。然而，这种理想的情况在物理实现中很难实现，例如接近实际长度的半导体纳米线。在这样的系统中，马约拉纳重叠是不可避免的，并导致其杂化成有限能量的带电Bogoliubov准粒子，不像真正的零模式，受电子相互作用。我们在这里证明，这些相互作用，特别是与束缚电荷在介电环境中，彻底改变了非相互作用的范例。值得注意的是，相互作用可以完全抑制马约拉纳杂化周围的奇偶交叉，在纳米线中的总电荷的变化。这种效应被称为零能量钉扎，使Majoranas稳定回到零能量和电荷，并导致电子不可压缩的参数区域，其中Majoranas对局部扰动保持不敏感，尽管它们重叠。
2017-03-08 cond-mat.mes-hall
Majorana transport in superconducting nanowire with Rashba and Dresselhaus spin-orbit couplings
超导实验是探测固态系统中马约拉纳费米子的关键技术。利用Keldysh非平衡格林函数方法研究了具有Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合的超导纳米线中的多引线隧穿。在我们的实验装置中出现了一个零偏置的\textit{dc}电导峰，这表明了Majorana费米子的存在，与前人在InSb纳米线上的实验结果一致。有趣的是，由于马约拉纳费米子的奇异性质，存在一个空穴传输通道，使得电流在左右引线处不对称。本文还研究了Majorana费米子介导的\textit{ac}电流响应。为了讨论库仑相互作用和无序对马约拉纳纳米线输运性质的影响，我们采用重整化群方法研究了该纳米线的相图。发现在超导电性和无序性的相互作用下存在拓扑相变。我们发现Majorana输运在超导主导的拓扑相中保持不变，而在无序主导的非拓扑绝缘体相中被破坏。
2015-02-22 cond-mat.mes-hall
Microwave detection of gliding Majorana zero modes in nanowires
该研究提出利用微波腔场探测纳米线中滑移马约拉纳零模，通过腔衰减率反映宇称与运动，实现非局域特征的无隧穿探测。
2023-10-13 cond-mat.mes-hall
Interaction-induced zero-energy pinning and quantum dot formation in Majorana nanowires
马约拉纳模式出现在非平凡的拓扑相位在一些特定的材料，如邻近的半导体纳米线在外部磁场的边缘。理想情况下，它们是电子和空穴的电荷中性叠加的非局域态。然而，在实际长度的纳米线中，它们的波函数重叠并获得有限的电荷，在某些情况下，这使得它们易于相互作用，特别是与静电环境中产生的图像电荷相互作用。考虑到介电环境的现实三维模型，在这里我们表明这种相互作用会导致更简单理论模型预测的马约拉纳振荡的抑制，并导致与马约拉纳振荡相互作用的低能量子点态的形成。模式。这两个功能都观察到在最近的实验检测马约拉纳，因此可以帮助正确地描述它们。
2018-09-12 cond-mat.mes-hall
Majorana Fermions in Ge/Si Hole Nanowires
我们考虑了在电场和磁场的存在下，Ge/Si核/壳纳米线与$s$波超导体的空穴态耦合。我们采用了一个微观模型，考虑到材料的具体细节的能带结构，如强大的和电可调的拉什巴型自旋轨道相互作用和$g$因子的各向异性的孔。此外，从微观模型出发，导出了邻近诱导超导哈密顿量。在拓扑阶段，纳米线主机马约拉纳费米子与本地化长度强烈依赖于磁场和电场。我们确定的最佳制度的方向和幅度的领域中，马约拉纳费米子是最本地化的纳米线的两端。在短纳米线中，马约拉纳费米子杂交并形成子隙费米子，其能量从零分裂并作为施加的场的函数振荡。这些振荡的周期可以用来测量自旋-轨道相互作用对外加电场和$g$因子各向异性的依赖性。
2014-11-18 cond-mat.mes-hall
Signatures of the Majorana spin in electrical transport through a Majorana nanowire
在本文中，我们研究了自旋电子隧道耦合到一端的有限长Majorana纳米线，并进一步隧道耦合到量子点（QD）的另一端的输运性质。使用一个完整的计数统计方法，我们表明，Andreev反射可以发生在两个单独的通道，可以与两个自旋态的隧穿电子。在一个低能量模型的纳米线，这是由两个重叠的马约拉纳束缚态（MBS）本地化的线的两端，电导和噪声的分析公式显示其关键的依赖于两个MBS的自旋倾斜角差的情况下的量子点，如果自旋铅耦合到两个MBS。我们进一步研究了有限温度对两个MBS耦合观测的影响。在量子点的存在下，不同隧穿路径的干涉引起法诺共振，这些共振的对称性提供了关于与两个MBS耦合的决定性信息。我们对比低能量模型与紧束缚模型的Majorana纳米线和治疗库仑相互作用的量子点与自洽平均场方法。使用散射矩阵的方法，我们从而延长了在低能量模型，包括更高的激发态的纳米线中获得的运输结果。
2020-08-11 cond-mat.mes-hall
Disorder effects on Majorana zero modes: Kitaev chain versus semiconductor nanowire
在过去的十年中，超导体-半导体纳米线中的Majorana零模得到了广泛的研究。无序仍然是一个严重的问题，阻碍了拓扑马约拉纳束缚态的确定性观察。因此，这是值得重新审视的简单模型，Kitaev链，并研究弱和强无序对Kitaev链的影响。通过比较Kitaev链中的无序与纳米线中的无序的作用，我们发现无序影响这两个系统，但在一个非普遍的方式。一般来说，无序对纳米线的影响比Kitaev链强得多，特别是对于弱到中等无序。对于强无序，由于普遍的安德森局域化，Kitaev链和纳米线都表现出随机的无特征行为。因此，只有消失和强无序制度是普遍的，分别表现出拓扑超导性和安德森局域化，但实验相关的中间无序制度是非普遍的与细节依赖于系统中的无序实现。
2021-06-02 cond-mat.mes-hall
Flux-induced Majorana modes in full-shell nanowires
我们展示了一种新的方法，使用磁通量施加到一个完整的超导壳周围的半导体纳米线核心，统一的方法，基于邻近的纳米线和涡旋拓扑超导体的创建马约拉纳零模式。在破坏性的Little-Parks制度中，超导性的再入区域与壳中整数个相绕组相关联。在零磁通附近有一个硬感应隙，对应于零相绕组;在Φ 0 = h/2 e附近有一个带隙区，对应于2π相绕组。库仑峰间距在全壳岛周围的一个应用的通量呈指数下降偏离1 e周期与设备长度，与图片的马约拉纳模式位于线的两端。
2018-09-14 cond-mat.mes-hall
Coulomb-interaction-induced Majorana edge modes in nanowires
我们发现，马约拉纳边缘模式出现在一个强相关的相位的半导体纳米线与离散的旋转对称的截面。这些模式存在于没有自旋轨道耦合，磁场和超导性。它们的出现纯粹是由于三维库仑相互作用和轨道物理学的结合，这产生了一个费米子凝聚体，表现出拓扑基态简并在一个部门的频谱，这是缺口的连续模式。间隙可以在幅度上与马约拉纳边缘模式的其他固态候选系统中的拓扑超导能隙相当，并且可以类似地经由隧道光谱来探测。
2018-09-25 cond-mat.mes-hall
Quasiparticle gaps in multiprobe Majorana nanowires
我们从理论上研究了一个自旋-轨道耦合纳米线在外加塞曼场的存在下被超导体近似（“Majorana纳米线”），当塞曼自旋分裂足够大时，该纳米线的两端具有零能Majorana束缚态，系统进入拓扑相.在目前的工作中感兴趣的具体物理是有几个隧道探针连接到沿其长度的电线的效果。这样的隧道探针应该允许，作为一个原则问题，一个观察到的预测块体超导能隙关闭和打开与拓扑量子相变，以及Majorana绑定状态在线端显示为零偏置电导峰，这取决于探针用于隧道光谱测量。由于隧道探针可能具有侵入性，在纳米线中产生局部电位波动，我们发现物理情况相当复杂。特别是，根据探针处运行的隧道势垒的细节，马约拉纳纳米线可能会表现出额外的低能安德烈耶夫束缚态，这些束缚态将表现出它们自己的几乎零偏置峰，从而使多探针马约拉纳纳米线中隧道数据的解释变得复杂。我们使用两个互补的微观模型来模拟探针，发现隧道电导谱相当敏感地依赖于探针处的隧道势垒的细节。我们应用我们的一般分析，以模拟最近的多探针纳米线实验评论的准粒子间隙的性质可能控制的实验观察。
2018-12-21 cond-mat.mes-hall
Floquet Majorana and Para-Fermions in Driven Rashba Nanowires
我们研究了在磁场作用下，周期性驱动的具有Rashba型导带和价带的纳米线。我们确定拓扑制度，系统主机零能量马约拉纳费米子。我们进一步研究了强电子-电子相互作用的影响，产生的parafermion零能量模式托管在纳米线的两端。我们考虑的第一个设置允许拓扑相位仅施加静态磁场，而不需要超导性。第二种设置涉及超导性和随时间变化的磁场，并允许一个生成拓扑相没有微调的化学势。有前途的候选材料是石墨烯纳米带，由于其固有的粒子-空穴对称性。
2016-08-31 cond-mat.mes-hall
Absence of Majorana oscillations in finite-length full-shell hybrid nanowires
本研究针对全壳层超导体-半导体复合纳米线，通过微观模型的数值模拟与解析近似，发现其参数空间内大范围不存在马约拉纳振荡，原因是振荡周期大于奇数Little-Parks瓣的磁通窗口，修正了相关探测策略的认知。
2024-09-12 cond-mat.mes-hall
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
Role of dissipation in realistic Majorana nanowires
为了了解最新的高质量实验数据，我们对Majorana纳米线进行了逼真的模拟[H。Zhang等，arXiv：1603.04069（2016）]，并在此过程中，开发一个全面的图片，什么物理机制可能在现实的纳米线中运行，导致最小理论和实验观察之间的差异（例如，零偏置峰的弱化和加宽以及粒子-空穴对称性的破坏）。我们的重点是了解数据中特定的有趣特征，我们的目标是建立控制当前实验中最佳纳米线物理学的原则问题。我们确定耗散，有限温度，多子带效应，和有限的隧道势垒作为四个最重要的物理机制控制的零偏置电导峰。我们的理论结果，包括这些现实的影响，同意与最好的实验数据弹道纳米线。
2017-02-07 cond-mat.mes-hall
Hybrid superconductor-semiconductor nanowire junctions as useful platforms to study Majorana bound states
一维拓扑超导的最有前途的平台之一是基于具有强自旋轨道耦合（SOC）的半导体纳米线，其中s波超导性由邻近效应诱导，并且外部塞曼场驱动系统进入拓扑超导相，其中Majorana束缚态（MBS）在线的末端。在过去的几年里，这个想法导致了大量的重要实验中的混合超导体半导体系统，其中的主要签名是一个紧急的零偏置峰（ZBP）的微分电导塞曼场的增加。本论文的重点是研究的半导体纳米线与Rashba SOC的混合超导半导体结。我们强调的重要性，采用混合超导半导体纳米线结对明确检测MBSbeyond零偏置异常。
2017-03-22 cond-mat.mes-hall
Capacitance-based Fermion parity read-out and predicted Rabi oscillations in a Majorana nanowire
本文提出用弱耦合量子点近似电容测量，预测马约拉纳纳米线中依赖磁通和奇偶性的电容，并研究其用于拉比振荡表征量子相干性，为频域低能态表征提供新途径。
2025-06-04 cond-mat.mes-hall
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
Dynamical detection of Majorana fermions in current-biased nanowires
我们分析了电流偏置的Shapiro实验中的约瑟夫森结形成的两个一维纳米线具有马约拉纳费米子。理想情况下，预测这些结具有非常规的$4π$ -周期性约瑟夫森效应，因此仅在驱动频率的偶数倍处具有夏皮罗阶跃。另外，考虑到由于导线的有限长度而导致的马约拉纳费米子之间的重叠，使得约瑟夫森结对于任何直流实验都是常规的。我们发现，探测电流偏置设置中的电流-相位关系动态的马约拉纳费米子。我们发现，除了偶数夏皮罗步骤有额外的步骤在奇数和分数值。然而，不同的电压偏置的情况下，甚至步骤占主导地位的参数范围很广，即使在多个模式的情况下，从而给出了一个明确的实验签名的存在马约拉纳费米子。
2012-10-26 cond-mat.mes-hall
Even-odd effect and Majorana states in full-shell nanowires
全壳纳米线（完全涂覆有超导壳的半导体纳米线）最近被提出作为一种创造马约拉纳零模的新方法。与部分涂覆的纳米线相比，有人认为全壳纳米线不需要高磁场和低密度来达到假定的拓扑状态。在这里，我们提出了这些器件的理论研究，考虑到所有的基本成分，包括在纳米线截面上分布的电荷分布，这是定性解释第一个实验结果所需的（Vaitiekenas等人，arXiv：1809.05513）。我们推导出一个标准，依赖于偶奇占领的径向子带与零角动量，马约拉纳零模式的外观。在没有角度子带混合的情况下，这些引起强烈的零偏置异常隧道运输系统的参数空间的大约一半下的奇数通量量子。由于它们与无间隙子带共存，零模式不享受通用拓扑保护。根据实际器件中子带混合的细节，它们可以形成拓扑小间隙，获得有限的寿命，甚至被破坏。
2020-05-20 cond-mat.mes-hall
Boundary spin polarization as robust signature of topological phase transition in Majorana nanowires
我们表明，边界电荷和自旋可以被用来作为替代签名的拓扑相变的拓扑模型，如半导体纳米线与强Rashba自旋轨道相互作用的存在下的磁场和接近的$s$波超导体。我们确定的拓扑相变，不依赖于马约拉纳零能量模式的存在下，签名，因此，可以作为独立的探头的拓扑性质。沿磁场的边界自旋分量，通过求和从费米能级以下的所有状态的贡献，在拓扑相变点有一个明显的峰值。通常，这样的签名可以在纳米线中的拓扑部分和平凡部分之间的边界处观察到，并且对于无序是稳定的。
2018-05-17 cond-mat.mes-hall
Evidence of Majorana fermions in an Al - InAs nanowire topological superconductor
马约拉纳费米子是唯一被认为是自己的反粒子的费米子粒子。虽然马约拉纳型的基本粒子还没有被发现，但具有马约拉纳性质的准粒子，从固体中相互作用的电子中产生，被预测存在。在这里，我们提出了彻底的实验研究，支持数值模拟，一个系统组成的铝超导体在砷化铟纳米线附近，后者具有很强的自旋轨道耦合。一个诱导的一维拓扑超导体-在两端支持马约拉纳费米子-预计将形成。我们专注于一个独特的零偏置电导峰（ZBP）的特点，其分裂的能量，都出现只有一个小的磁场沿导线施加。ZBP被发现在很宽的系统参数范围内与费米能稳健地联系在一起。虽然没有提供一个明确的证明马约拉纳状态，所提出的数据和模拟强烈支持它的存在。
2012-07-28 cond-mat.mes-hall
Stability of Majorana modes in Coulomb-disordered topological insulator nanowires
本研究通过数值模拟证明，超导近邻效应可有效屏蔽拓扑绝缘体纳米线中的库仑无序，从而在现实杂质浓度下实现鲁棒的Majorana零能模，为拓扑量子计算提供可行方案。
2025-03-28 cond-mat.mes-hall
Estimating disorder and its adverse effects in semiconductor Majorana nanowires
我们使用现有的传输测量文献中开发的半导体（砷化铟和锑化铟）材料，用于制造超导体半导体纳米线样品中的马约拉纳零模式的实验搜索的可能量的无序的数据集。使用估计的直接马约拉纳模拟中的障碍，我们得出结论，目前的水平在半导体马约拉纳纳米线的障碍是至少一个数量级高于拓扑马约拉纳零模式的出现所需的。与现有的结果一致，我们发现我们估计的无序导致偶尔出现的平凡零模式，这可以后选择，然后通过改变系统参数（例如，隧道势垒），导致隧穿光谱中具有$ \sim 2e^2/h $幅度的微不足道的零偏压电导峰。然而，在这些无序系统中，大多数计算的隧道谱基本上没有表现出显著的特征，这也与当前的实验状态相一致，其中零偏峰仅偶尔在仔细微调的一些样品中被发现。
2021-12-13 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
Floquet Majorana fermions in driven hexagonal lattice systems
我们提出了Floquet手征拓扑超导系统托管Floquet马约拉纳费米子，其中包括六角晶格在超导体附近的闪亮的圆偏振光。特别是对于双层石墨烯系统，我们证明了存在三个拓扑相，这三个拓扑相由一定的参数决定，即诱导光的振幅和频率。通过对Chern数的解析计算和带状几何中的能谱分析，确定了手性Floquet Majorana边态的个数。此外，这一建议被推广到其他六方晶格系统，如单层石墨烯和硅烯。值得注意的是，实现手性Floquet Majorana边缘态的诱导光的参数范围在实验上是可行的，并且可以使用扫描隧道光谱基于微分电导来探测相应的Floquet Majorana费米子。
2014-07-18 cond-mat.mes-hall
Suppression of the overlap between Majorana fermions by orbital magnetic effects in semiconducting-superconducting nanowires
我们研究的解析和数值的作用所造成的轨道效应的磁场施加沿轴的半导体Rashba纳米线的拓扑制度托管马约拉纳费米子。我们证明了轨道效应可以有效地考虑在一个一维模型中，通过移动的化学势，从而修改拓扑标准。我们专注于两个马约拉纳费米子在有限的纳米线之间的能量分裂，并发现一个惊人的轨道和塞曼效应之间的相互作用，这种分裂。在强自旋轨道相互作用的限制下，我们发现制度的振荡分裂的幅度保持不变，甚至衰减与增加磁场，在形成鲜明对比的情况下，通常研究的轨道效应的磁场被忽略。这些振荡的周期被发现在许多参数制度几乎是恒定的。
2017-10-04 cond-mat.mes-hall
Electric field tunable superconductor-semiconductor coupling in Majorana nanowires
通过测量InSb半导体纳米线与外延生长的Al超导体耦合的电子输运，研究了外电场对超导体-半导体耦合的影响。我们发现，栅极电压感应电场可以大大修改耦合强度，这对邻近诱导的超导能隙，有效g因子，自旋轨道耦合的后果，都发挥了关键作用，在理解马约拉纳物理。我们进一步表明，由于自旋轨道耦合在一个有限大小的系统中的水平排斥，可以导致看似稳定的零偏置电导峰，模仿的行为马约拉纳零模式。我们的研究结果提高了现实马约拉纳纳米线系统的理解。
2018-06-04 cond-mat.mes-hall
Spin-Orbit Protection of Induced Superconductivity in Majorana Nanowires
自旋-轨道相互作用（SOI）在半导体纳米线与超导体的邻近耦合中产生马约拉纳零模起着关键作用。我们跟踪了在大范围的磁场强度和取向下，耦合到NbTiN超导体的InSb纳米线中的感生超导能隙的演化。基于我们的设备的现实模拟，我们揭示了SOI的强度为0.15-0.35 eV的$\require{mediawiki-texvc}Å$。我们的方法确定了自旋轨道场的方向，这是强烈的超导体的几何形状和静电门的影响。
2019-05-10 cond-mat.mes-hall
Lifetime of Majorana qubits in Rashba nanowires with non-uniform chemical potential
我们研究的拓扑量子比特的寿命的基础上马约拉纳束缚态托管在一维Rashba纳米线（NW）与邻近诱导的超导性和非均匀的化学势所需的操作和读出。如果附近的门局部地调整化学势，使得NW的一部分处于平凡相，则可以出现Andreev束缚态（ABS），其位于拓扑相和平凡相之间的界面处，能量显著小于间隙。这种亚能隙态的出现强烈地降低了有限温度下的马约拉纳量子比特的寿命，这是由于局部扰动可以激发系统进入这些ABS。使用Keldysh形式主义，我们研究了这样的激发引起的波动电荷在电容耦合门和计算相应的马约拉纳寿命由于热噪声，这是远远短于那些在纳米线均匀的化学势。
2018-07-20 cond-mat.mes-hall
Electromagnetic absorption of quasi-1D Majorana nanowires
在所谓的准一维极限下，我们计算了细长纳米线的电磁吸收截面。我们只考虑两个横向带和计算偶极吸收截面考虑准粒子从负到正的能量本征态的Bogoliubov-de Gennes哈密顿量的过渡。零能（Majorana）态的存在表现在电磁场的$x$（平行）和$y$（横向）偏振的不同吸收光谱中。在$y$极化的情况下，马约拉纳状态导致从中间带隙能量延伸到全带隙能量的低能量吸收平台。进一步增加能量，平台之后是由于跨越整个带隙的跃迁而增强吸收的区域。对于$x$极化，未观察到低能量吸收平台。
2015-07-17 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent zero-bias peak in a hybrid nanowire-quantum dot system: Distinguishing isolated Majorana fermions from Andreev bound states
由具有邻近诱导超导性的半导体纳米线和末端用作光谱仪的量子点组成的混合系统最近被用于量化所谓的马约拉纳非定域性程度[Deng等人，Phys.Rev.B，98，085125（2018）]。在这里，我们证明了自旋分辨的态密度的点负责零偏置电导峰强烈依赖于马约拉纳束缚态（MBS）和它们的相对耦合点之间的分离，并调查如何充电能量影响的光谱系统在不同的情况下的马约拉纳非局域性（拓扑质量）。我们的研究结果表明，自旋分辨光谱的局域态密度的点可以被用来作为一个强大的工具，用于区分不同的情况下出现的零偏压电导峰。
2019-05-02 cond-mat.mes-hall
Ballistic Majorana nanowire devices
马约拉纳模是拓扑超导体的零能量激发，表现出非阿贝尔统计。在将半导体纳米线耦合到s波超导体中进行检测的建议之后，几个隧道实验报告了特征马约拉纳签名。减少无序一直是这些实验的主要挑战，因为无序可以模仿马约拉纳的零能量特征，并使拓扑性质不可访问。在这里，我们展示了InSb纳米线器件的特征马约拉纳签名，表现出明确的弹道输运属性。应用磁场和使用局部栅极的载流子密度的空间控制产生零偏置峰值，该零偏置峰值在化学势、塞曼能量和隧道势垒的参数空间中的大区域上是刚性的。无序的减少使我们能够在参数空间中分辨出有无零偏峰的独立区域，这表明拓扑上不同的相位。这些观测结果与弹道系统中的马约拉纳理论相一致，并首次排除了已知的其他解释，即引发无序或不均匀的化学势。
2021-04-26 cond-mat.mes-hall
Ubiquitous non-Majorana Zero-Bias Conductance Peaks in Nanowire Devices
本文针对纳米线/超导体混合器件中普遍出现的零偏压电导峰，利用自洽泊松-薛定谔多带模型证明其来源于平庸亚能隙态的叠加与相互作用，而非马约拉纳束缚态，从而为甄别真正的马约拉纳信号提供了关键依据。
2024-01-23 cond-mat.mes-hall
Effects of the electrostatic environment on the Majorana nanowire devices
其中一个有前途的平台，创造马约拉纳束缚态是一个混合纳米结构组成的半导体纳米线覆盖的超导体。我们分析了以前忽视的静电相互作用在这些设备中的作用。我们的主要结果是库仑相互作用导致化学势对外加磁场的响应，而自旋-轨道相互作用和超导铅的屏蔽抑制了这种响应。因此，静电环境影响两个属性的马约拉纳设备：拓扑相边界的形状和振荡的马约拉纳分裂能量。我们证明，这两个属性显示出非普遍的行为，并依赖于静电环境的细节。我们表明，当导线只包含一个单一的电子模式，实验上可访问的这种模式的反自电容完全捕获静电和塞曼场之间的相互作用。这提供了一种将理论预测与实验进行比较的方法。
2015-11-25 cond-mat.mes-hall
Quantifying wave-function overlaps in inhomogeneous Majorana nanowires
马约拉纳零模的一个关键特性是它们对局部扰动的保护。在标准的图片，这种保护是保证了高度的空间非局部性的马约拉纳，即抑制波函数重叠，在拓扑阶段。然而，对局部噪声的恢复力的仔细表征不仅仅是空间分离，还必须考虑到波函数自旋的投影。通过考虑给定的零模对不同的局部扰动的敏感性，我们找到了测量其弹性的自旋分辨波函数重叠的相关形式。我们量化这些重叠，并研究它们的依赖性与纳米线参数在几个实验相关的配置类。这些包括具有非均匀耗尽和诱导配对的纳米线、势垒和量子点。光滑的不均匀性已经被证明可以产生接近零的模式，所谓的伪马约拉纳，低于临界塞曼场的散装。令人惊讶的是，他们的弹性被发现是可比的或更好的拓扑马约拉纳在现实的系统。我们进一步研究如何准确地估计它们的重叠，可以使用一个纯粹的本地测量的一端的纳米线，可通过传统的运输实验。在均匀的纳米线中，这种局部估计非常准确。在不均匀的情况下，它是不太准确的，但仍然可以提供合理的估计潜在的不均匀性的顺序的超导能隙。我们进一步分析了零模波函数结构，自旋织构和光谱特征与每种类型的不均匀性。我们的所有结果突出了内部波函数自由度，非局域性和光滑非均匀纳米线的保护之间的强连接。
2018-12-11 cond-mat.mes-hall
Crossover between trivial zero modes in Majorana nanowires
我们认为超导体-半导体纳米线混合马约拉纳平台（“马约拉纳纳米线”）中存在的确定性空间缓慢变化的不均匀化学势和随机的空间淬灭的潜在障碍，这两者都是已知的产生非拓扑几乎零能量模式模仿理论预测的拓扑马约拉纳零模式。我们研究了这些机制之间的交叉计算隧道电导，而不同的非均匀电位和随机无序之间的相对强度在一个受控的方式。我们发现，整个交叉区域表现出丰富的平凡的零模式，其中许多显示出明显的“量化”的零偏置电导峰在$ 2e^2/h $，偶尔超过$ 2e^2/h $无序为主的峰。我们提出了动画的模拟交叉行为，并讨论了实验的影响。此外，为了模拟实验纳米线的现实障碍，我们还深入研究的情况下所产生的无序随机个别静态杂质沿线，并考虑交叉与这种杂质的影响。我们的研究结果，定性与现有的马约拉纳纳米线的实验结果相比，表明随机无序在实验中的主导作用。事实证明，所有三种机制都可能在隧道电导中产生微不足道的零偏置峰值，并且这些物理机制之间的交叉（即，当系统中存在一种以上的机制时）是平滑和连续的，使得仅通过零偏压电导峰值的偶然检查难以先验地推断出哪种机制在特定样品中占主导地位。
2021-08-14 cond-mat.mes-hall
Exfoliated hexagonal BN as gate dielectric for InSb nanowire quantum dots with improved gate hysteresis and charge noise
我们表征InSb量子点诱导的底部指状门内的纳米线，通过气-液-固过程中生长。栅极与纳米线之间由一层厚度为35 nm的六方氮化硼薄片隔开.我们探测了具有$\sim 2.5\,\mathrm{meV}$充电能量和高达$0.3\,\mathrm{meV}$轨道激发能的门诱导量子点的库仑菱形。覆盖5个库仑菱形的扫描的门滞后揭示了在向上和向下扫描之间仅$60\mathrm{μeV}$的能量滞后。电荷噪声的研究通过长期测量的库仑峰的斜率揭示潜在的波动$\sim 1\,μ\mathrm{eV}/\mathrm{\sqrt{Hz}}$在1\，Hz。这使得h-BN成为目前报道的低间隙III-V族纳米线具有最低栅极滞后和最低低频电位波动的电介质。所提取的值类似于Si/SiGe和Si/SiO ${_2}$系统内的现有技术的量子点。
2020-06-22 cond-mat.mes-hall
Curvature of gap closing features and the extraction of Majorana nanowire parameters
最近的隧道电导测量的Majorana纳米线显示了强烈的变化，在磁场依赖的超导能隙之间的不同设备。在这里，我们从理论上研究的磁场的间隙关闭功能的依赖性，并建立作为塞曼场的函数的间隙关闭的凸度（或凸度）可以提供关键的约束条件的底层微观参数的超导体-超导体混合系统模型。具体来说，我们表明，间隙关闭功能是完全凹的，只有强自旋轨道耦合强度相对于化学势。另外，作为磁场的函数的间隙闭合的非线性（即，弯曲或凸性）使将恒定有效$ g $因子简单分配给马约拉纳纳米线中的状态变得复杂。我们开发了一个程序来估计有效的$ g $ -因子从最近的实验数据，占非线性间隙关闭导致的化学势和自旋轨道耦合之间的相互作用。因此，测量的磁场依赖性的间隙闭合的平凡的一面的拓扑量子相变可以提供有用的信息参数是至关重要的理论建模的马约拉纳纳米线。
2019-02-16 cond-mat.mes-hall
Majorana Bound States in Double Nanowires with Reduced Zeeman Thresholds due to Supercurrents
我们研究了由两个具有强Rashba自旋轨道相互作用的纳米线组成的装置的拓扑相图，该纳米线受到外部磁场的作用，并被带到接近体$s$的位置。超导体中的超导电流。超导电流降低了塞曼能量和交叉Andreev超导配对的临界值，这些临界值是达到拓扑相所需的，一个马约拉纳束缚态位于系统的两端我们证明，即使在制度的交叉Andreev配对小于直接邻近配对，一个相对较弱的磁场驱动系统的拓扑相位由于存在的超电流。
2019-02-28 cond-mat.mes-hall
Exponential suppression of the topological gap in self-consistent intrinsic Majorana nanowires
针对混合马约拉纳纳米线中拓扑p波超导与MZMs难实验实现的问题，本研究用自洽平均场理论分析内禀超导纳米线的拓扑相图，发现其拓扑能隙随塞曼场指数衰减，参数可用区间远小于混合结构。
2025-05-19 cond-mat.mes-hall
Effects of gate-induced electric fields on semiconductor Majorana nanowires
我们研究了栅感应电场对超导体-超导体混合纳米线性质的影响，这种混合纳米线是实现拓扑超导性和Majorana零模的一个有前途的平台。使用自洽的薛定谔-泊松方法，描述了半导体和超导体在平等的基础上，我们能够访问强隧穿制度，并确定施加的栅极电压对半导体和超导体之间的耦合的影响。我们讨论了如何修改的物理参数，如诱导的超导能隙和Landé g因子的半导体中的状态密度的重新分布后，施加外部栅极电压的接口。最后，我们绘制了InAs/Al纳米线的拓扑相图作为磁场和栅极电压的函数。
2018-08-13 cond-mat.mes-hall
Transition from fractional to Majorana fermions in Rashba nanowires
我们研究了存在Rashba自旋轨道相互作用以及螺旋磁场的混合超导-半导体纳米线。我们发现，它们之间的相互作用导致竞争的阶段与两个拓扑间隙关闭和重新打开，导致意外的再入行为。除了局部化的马约拉纳费米子（MF）的拓扑相，我们发现新的相位特征分数带电费米子（FF）的Jackiw-Rebbi型束缚态。该系统可以通过单独的磁场完全带隙，从而产生FF，其在开启超导性时转变为MF。我们找到明确的MF和FF束缚态的解析解，并通过确定相应的朗斯基零空间来确定相图。我们用重整化群的方法证明了电子-电子相互作用增强了场所打开的塞曼能隙。
2012-07-31 cond-mat.mes-hall
Isolating Majorana fermions with finite Kitaev nanowires and temperature: the universality of the zero-bias conductance
零偏置峰（ZBP）被理解为当连接到零温度附近的半无限Kitaev纳米线（KNW）时，马约拉纳束缚态（MBS）的明确签名。然而，关于实现KNW的这些特征构成了深刻的实验挑战。我们从理论上探讨了一个量子点连接到一个拓扑KNW的有限大小在非零温度，并表明重叠的MBSs的线边缘可以成为有效地相互去耦和特征ZBP可以完全恢复，如果一个调谐系统到泄漏马约拉纳费米子不动点。在非常低的温度下，MBS变得强耦合，类似于近藤效应中发生的情况。我们推导出作为温度和相关的交叉温度的函数的电导的通用功能。我们的研究结果提供了额外的指导，以确定在固态设置中的MBS的签名。
2017-03-28 cond-mat.mes-hall
Majorana bound states in nanowire-superconductor hybrid systems in periodic magnetic fields
我们研究了周期性磁场的形状如何影响超导体-超导体系统中马约拉纳束缚态的存在。由纳米磁体阵列可以产生的场配置的动机，我们考虑螺旋场与椭圆形横截面和两个正弦分量的字段。我们表明，MBS是强大的不完美的螺旋磁场。特别地，如果一个分量的幅度被调谐到由导线中的超导序参量确定的值，则即使第二分量具有小得多的幅度，MBS也可以存在。我们还探讨了化学势对相图的影响。我们的分析是数值和分析，两种方法之间有很好的一致性。
2019-11-15 cond-mat.mes-hall
Quantized and unquantized zero-bias tunneling conductance peaks in Majorana nanowires: Conductance below and above $ 2e^2/h $
马约拉纳零模可以出现在一维拓扑超导体的导线端部，并在正常超导体结的隧穿谱中表现为量子化的零偏压电导峰。然而，在超导体-半导体混合纳米线中，由于拓扑平凡的机制，零偏压电导峰也可能出现，在许多方面模仿Majorana诱导的拓扑峰。本文系统地研究了拓扑Majorana束缚态、平凡准Majorana束缚态、光滑势变引起的低能Andreev束缚态以及无序诱导的亚带隙束缚态的零偏压电导峰特性。我们的重点是电导峰值（即，等于、大于或小于$2e^2/h$），以及相对于调谐参数（例如，磁场和隧穿栅极电压）对于由不同机制引起的零偏置峰值。我们发现，对于Majoranas和准Majoranas，零偏压峰值不超过$2e^2/h$，并且量子化电导平台一般作为参数的函数形成。相比之下，由于低能量Andreev束缚态或无序诱导的束缚态的电导峰，峰值可能超过$2e^2/h$，电导平台很少观察到，除非通过仔细的后选择和微调。我们的研究结果应该阐明的解释实验测量的隧道光谱的混合马约拉纳纳米线的正常超导结。
2021-06-01 cond-mat.mes-hall
Disorder-induced zero-bias peaks in Majorana nanowires
特别关注最近撤回的Nature 2018 Zhang et al.工作[Zhang et al.，Nature（2021）]和相关的最近可用的来自该Delft实验的正确分析的数据[Zhang等人，arXiv：2101.11456（2021）]，我们讨论了在验证各种理论拓扑量子化预测的实验中确认偏差的一般问题。我们发现，Delft Majorana实验最有可能是由无序，产生微不足道的（但相当尖锐和大）零偏压Andreev隧穿峰与大电导$ \sim 2e^2/h $的理论，密切模仿的数据。有可能将这种无序诱导的零偏置平凡峰误解为明显的马约拉纳量子化，就像最初在2018年由确认偏置引起的那样。无序诱导的平凡峰的一个特征是它们表现出作为塞曼场和隧道势垒的函数的小稳定性，将它们的平凡行为与非阿贝尔马约拉纳零模式的预期拓扑鲁棒性区分开来。我们还分析了最近的纳米线实验[Yu等人，Nature Physics（2021）]，其已知具有大量的无序，表明这种高度无序的纳米线可以产生具有值$ \sim 2e^2/h $的非常小的高于背景的平凡峰。
2021-05-28 cond-mat.mes-hall
Tilting of the magnetic field in Majorana nanowires: critical angle and zero-energy differential conductance
半导体纳米线具有强的自旋轨道耦合和在外部磁场中的邻近诱导s波超导性，是最有前途的设置方法对拓扑马约拉纳零模式的实验证据。我们研究了在一个简单的连续介质模型中，相对于自旋-轨道耦合方向倾斜磁场的影响，并提供了拓扑态消失的临界角的解析推导。我们还得到了不同倾角下正常导线结的微分电导特性，并提出了在临界角处零能微分电导对隧道势垒强度依赖性的定性变化，作为建立观测信号拓扑性质的新判据.
2014-10-29 cond-mat.mes-hall
