The recent realization of pristine Majorana zero modes (MZMs) in vortices of iron-based superconductors (FeSCs) provides a promising platform for long-sought-after fault-tolerant quantum computation. A large topological gap between the MZMs and the lowest excitations enabled detailed characterization of vortex MZMs in those materials. Despite those achievements, a practical implementation of topological quantum computation based on MZM braiding remains elusive in this new Majorana platform. Among the most pressing issues are the lack of controllable tuning methods for vortex MZMs and inhomogeneity of the FeSC Majorana compounds that destroys MZMs during the braiding process. Thus, the realization of tunable vortex MZMs in a truly homogeneous compound of stoichiometric composition and with a charge neutral cleavage surface is highly desirable. Here we demonstrate experimentally that the stoichiometric superconductor LiFeAs is a good candidate to overcome these two obstacles. Using scanning tunneling microscopy, we discover that the MZMs, which are absent on the natural surface, can appear in vortices influenced by native impurities. Our detailed analysis and model calculations clarify the mechanism of emergence of MZMs in this material, paving a way towards MZMs tunable by controllable methods such as electrostatic gating. The tunability of MZMs in this homogeneous material offers an unprecedented platform to manipulate and braid MZMs, the essential ingredients for topological quantum computation.
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。
All-electrically tunable networks of Majorana bound states
二阶拓扑超导体（SOTS）承载着定域的马约拉纳费米子，为拓扑量子计算提供了一个新的平台。我们提出了一个显着的和可行的方式来实现网络的基础上SOTS允许成核和编织马约拉纳束缚态（MBS）在一个全电的方式没有微调。所提出的设置是可扩展的，在一个简单的方式，可以容纳任何偶数个MBS。此外，网络中的MBS允许定义量子位，其状态可以通过测量SOTS岛之间流动的约瑟夫森电流来初始化和读出。我们的方案可以在$\text{FeTe}{}_{1-x}\text{Se}_{x}$单层、1 T '-WTe $_2$单层和接近常规超导体的倒置Hg（Cd）Te量子阱中实现。
Dislocation Majorana Bound States in Iron-based Superconductors
我们发现，晶格位错的拓扑铁基超导体，如FeTe $_{1-x}$ Se $_x$将内在陷阱非阿贝尔马约拉纳准粒子，在没有任何外部磁场。我们的理论是由最近的实验观察的正常状态的拓扑结构和表面磁性共存的超导性FeTe $_{1-x}$ Se $_x$，其组合自然地唤起一个新兴的二阶拓扑超导性在一个二维子系统跨越的螺旋或刃位错。这证明了一个新的嵌入式高阶拓扑相在D类，其中马约拉纳零模式出现在一个低维嵌入式子系统的“角落”，而不是那些完整的晶体。嵌套畴壁理论的发展，以了解这些缺陷马约拉纳零模式的起源。当表面磁性是不存在的，我们进一步发现，$s_{\pm}$配对对称性本身是能够诱导一个不同类型的DIII类嵌入高阶拓扑结构与缺陷绑定马约拉纳Kramers对。我们还提供了详细的讨论，我们的建议，包括FeTe $_{1-x}$ Se $_x$，LiFeAs，$β$ -PdBi $_2$，和异质结构的铋等，我们的工作建立晶格缺陷作为一个新的场所，实现高温拓扑量子信息处理。
Higher-Order Topological Superconductivity and Electrically Tunable Majorana Corner Modes in Monolayer MnXPb$_2$ (X=Se, Te)-Pb Heterostructure
Institute of Applied Physics and Computational Mathematics（应用物理与计算数学研究所）；Anhui Provincial Key Laboratory of Low-Energy Quantum Materials and Devices, High Magnetic Field Laboratory, HFIPS, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心安徽低能量子材料与器件重点实验室）；Science Island Branch of Graduate School, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学研究生院合肥科学岛分院）；National Key Laboratory of Computational Physics（计算物理学国家重点实验室）；School of Physics and Physical Engineering, Qufu Normal University（曲阜师范大学物理工程学院）
Fe$_{1+y}$Te$_{x}$Se$_{1-x}$: a delicate and tunable Majorana material
本文报道了用角分辨光电子能谱对Fe $_{1+y}$ Te $_{x}$ Se $_{1-x}$中的p型$_{z}$电子带和带反转的观测。此外，我们发现过量的Fe（y>0）抑制Fe $_{1+y}$ Te $_{x}$ Se $_{1-x}$中的拓扑能带反转，这解释了在先前的报道中Fe $_{1+y}$ Te $_{x}$ Se $_{1-x}$具有过量Fe的情况下不存在Majorana零模。基于我们对不同数量的Te掺杂和过量Fe的分析，我们提出了这种材料中的一个微妙的拓扑相。由于这种微妙的相位，人们可以通过施加晶格应变或载流子掺杂来调节拓扑转变。
Tunable magnetic textures in spin valves: From spintronics to Majorana bound states
磁结构的变化是磁阻的原因，这种自旋阀结构使自旋电子学取得了令人印象深刻的进展，重点是磁性存储和传感信息。然而，这种成熟的技术也提供了通用的控制的基础边缘领域和完全不同的应用，通过实现拓扑非平凡的状态。结合二维电子气中的邻近诱导超导性，这些在商用自旋阀中实现的边缘场可以控制马约拉纳束缚态（MBS）。详细的支持MBS的存在和控制，获得了精确的微磁模拟边缘场作为输入Bogoliubov de Gennes方程计算低能谱，波函数本地化，和本地电荷中性。这些结构中量子相变的一般条件为MBS的发展和实现可重构的有效拓扑线提供了有价值的指导。
High-$T_c$ Superconductor Fe(Se,Te) Monolayer: an Intrinsic, Scalable and Electrically-tunable Majorana Platform
高$T_c$超导体FeTe $_{1-x}$ Se $_x$的单层被预测实现在其边界处具有螺旋边缘模的拓扑非平凡态，提供了一个新的本征系统来寻找拓扑超导性和Majorana零模。在最近的实验\cite{Peng2019}中已经发现了有利于拓扑相变和螺旋边缘模式的证据。我们建议通过在FeTe $_{1-x}$ Se $_x$单层上施加平面内磁场并通过电门控调节局部化学势来创建Majorana零模。由于各向异性磁耦合的边缘从拓扑带反转，在平面内的磁场驱动系统到一个本征高阶拓扑超导相与Majorana角模，而无需制造异质结构。此外，我们证明了马约拉纳零模可以发生在其他不同的位置，包括在一个边缘的化学势的畴壁和某些类型的三结在二维体。我们的研究不仅证明了FeTe $_{1-x}$ Se $_x$单层作为一个有前途的Majorana平台，具有可扩展性和电可调性，并在当代实验能力范围内，但也提供了一个一般原则，寻找现实实现的高阶拓扑超导性。
Distinguishing impurity-induced bound states from Majorana-like zero-energy peaks in strained CsCa2Fe4As4F2 by scanning tunneling microscopy
Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale and Department of Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学物理系和微尺度物质科学国家研究中心）；School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院）；New Cornerstone Science Laboratory, Hefei National Laboratory（合肥国家实验室新 cornerstone 科学实验室）
Tunable Chern superconductivity of PtBi$_2$ in slab geometry
Leibniz Institute for Solid State and Materials Research, IFW Dresden（德累斯顿莱布尼茨固体与材料研究所）；Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ctd.qmat（维尔茨堡-德累斯顿卓越集群ctd.qmat）；Institute for Theoretical Physics, Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学理论物理研究所）
Highly tunable time-reversal-invariant topological superconductivity in topological insulator thin films
研究了含表面内和表面间配对的拓扑绝缘体（TI）薄膜的时间反演不变拓扑超导性。我们发现了一个非平凡的拓扑结构的多个不同的配置。对于表面内配对，需要表面内配对状态之间的$π$相位差。我们表明，在这种情况下，所得到的拓扑相位是高度可调的，由两个施加的电场和不同的化学势。对于自旋-单重态表面间配对，需要存在于许多TI薄膜中的变号隧道耦合，并且再次，拓扑结构可以通过电场或掺杂来调谐。值得注意的是，我们发现，所需的表面间的配对强度实现非平凡的拓扑结构仍然可以是次显性的表面内配对相比。最后，对于自旋三重态的面间配对，我们证明了超导态总是拓扑非平凡的。我们表明，铜掺杂的Bi $_2$ Se $_3$的薄膜将可能主办这样的自旋三重态表面间配对。两者合计，这些结果表明，时间反演不变的拓扑超导性是常见的超导TI薄膜和拓扑相位和它的Kramers对马约拉纳边缘模式是高度可调的外加电场和不同的化学势。
Majorana parity qubit in coupled minimal Kitaev chains
QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学奎克研究所和卡弗里纳米科学研究所）；Department of Applied Physics, Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学应用物理系）
