Correlated atomic wires on substrates. I. Mapping to quasi-one-dimensional models
本文分两部分对沉积在衬底上的关联原子线进行了理论研究。在第一部分中，我们提出了三维衬底上一维量子线的晶格模型，并使用Lanczos算法将其映射到有效的二维晶格上。然后，我们讨论了这些二维晶格的窄梯模型，可以与一维相关量子系统，如密度矩阵重整化群或玻色化的既定方法进行调查的近似。这种方法的有效性进行了研究，首先为非相互作用的电子，然后为相关线与哈伯德电子电子排斥使用量子蒙特卡罗模拟。虽然窄梯不能用于表示金属基板上的电线，但如果使用至少三个腿，则它们可以捕获绝缘基板上的电线的物理特性。在第二部分[arXiv：1704.07359]中，我们使用这种方法对绝缘衬底上具有Hubbard型相互作用的导线进行了详细的数值研究。
2017-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Pretopological fractional excitations in the two-leg flux ladder
拓扑序是分数量子霍尔态的标志，主要是根据更高亏格流形（例如环面）上的基态简并来定义的。我们研究分析和数值光滑的交叉之间的拓扑政权和陶-无薄环面准一维极限。利用线构造方法，分析了表征拓扑序崩溃的电荷密度波（CDW），并将其相移与威尔逊圈算符联系起来。当CDW振幅超过线间耦合控制的横向相关长度时，CDW振幅随环周长呈指数下降。通过基于矩阵乘积态（MPS）理论的数值模拟，我们探索了两足流梯中的准一维极限，并给出了探测硬核玻色子类$ν=1/2$ Laughlin态分数电荷激发的一个简单方法.我们讨论了在冷原子实验中实现这种结构的可能性。我们还讨论了我们的发现对产生非阿贝尔零模式的可能性的影响。从严格的no-go定理可知，在一维费米子系统中不可能存在对奇异零模（如parafermion）的拓扑保护，并且相关的简并性也不可能是稳健的。我们的1D-2D交叉理论允许计算简并度的分裂，简并度随着线的数量呈指数消失，类似于CDW振幅。
2019-06-03 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Majorana Zero Modes in 1D Quantum Wires Without Long-Ranged Superconducting Order
我们证明了长程超导序并不是保证量子线两端存在马约拉纳费米子零模的必要条件。我们制定了一个具体的模型，适用于，例如，一个半导体量子线与强自旋轨道耦合和塞曼分裂耦合到一根线代数衰减超导波动。我们解决了这个模型的玻色化，并表明它支持马约拉纳费米子零模式。我们认为，一个大类的模型也将显示相同的现象。我们讨论了实验上的自旋-轨道耦合纳米线涂覆超导薄膜和LaAlO 3/SrTiO 3接口的影响。
2011-07-06 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Quantum oscillations from `open' Fermi surface in quasi-one-dimensional lattices: Application to YBa2Cu3O6 cuprates, organic salts, ladder compounds, and related systems
根据著名的Onsagar-Lifshitz范式，Shubnikov de-Haas和de-Haas van Alphen（SdHvA）振荡的观察表明，在体中存在“闭合”轨道费米面。我们提出了一个基于实空间的计算SdHvA振荡在广义准一维晶格放松的准经典近似嵌入在这个几十年的老Onsagar-Lifshitz范式。我们发现，相当大的量子振荡可以产生从'开放'费米表面，只要回旋轨道可以形成在现实空间中有限的，但不一定相等，电子跳跃沿x和y方向。我们的结果定量地解释了各种准一维材料中令人困惑的SdHvA振荡的出现，包括YBa_2Cu_3O_6铜酸盐的链态，有机材料，各种梯形化合物，弱耦合线性链，或量子线，和其他相关系统。
2016-02-17 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
From Topological Superconductivity to Quantum Hall States in Coupled Wires
本文从理论上研究了耦合线系统中拓扑p波超导、轨道磁场和量子霍尔相之间的相互作用。首先，我们计算了由两个耦合Kitaev链组成的费米子阶梯的相图和物理观测值，并讨论了两个和四个Majorana零模的存在。其次，我们分析的混合动力系统组成的Kitaev链耦合到Luttinger液体。通过调整的磁场和载流子密度，我们确定量子霍尔和电荷密度波的相位，以及制度，其中超导性诱导在第二链的邻近效应。最后，我们考虑由弱耦合梯子构成的二维系统。在那里，我们设计了一个$p+ip$超导体，并描述了一个概括的$ν=1/2$分数量子霍尔相位。这些相可以在固态或冷原子纳米线中实现。
2020-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Trimer liquids and crystals of polar molecules in coupled wires
我们研究了玻色子和费米子极性分子的配对和晶体不稳定性。通过分析和准精确的数值技术，我们表明，气体的复合分子二聚体以及三聚体可以稳定作为一个函数的线之间的密度差。一个浅的光晶格可以钉扎这两种液体，实现复合玻色子或费米子的晶体。我们表明，这些奇异的量子相位应在目前的实验条件下，在有限大小的限制势是可实现的。
2011-09-16 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Coupled quantum wires
我们研究了一组交叉的一维系统，它们通过在交叉点处的隧穿相互耦合。我们从没有电子-电子相互作用的最简单的情况开始，发现除了预期的能级分裂外，还可以出现束缚态。接下来，我们包括外部势和电子-电子相互作用，这是在哈特里近似处理。然后，我们写下一个正式的一般解决方案的问题，提供额外的细节的情况下，对称的外部潜力。集中在一个单一的交叉的情况下，我们能够解释最近的实验交叉金属和半导体纳米管[J。Janssen，S. G.勒梅湖P. Kouwenhoven和C. Dekker，Phys.Rev.B65，115423（2002）]，其示出了在交叉区域中存在定域态。
2008-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Detecting non-Abelian statistics of Majorana fermions in quantum nanowire networks
我们提出了一个半导体量子纳米线结构的方案，以证明马约拉纳费米子的非阿贝尔统计的编织群。马约拉纳费米子位于半导体导线的端点，而半导体导线则沉积在\emph{s}波超导体上。马约拉纳费米子的非阿贝尔性质表现在辫子群元素构造的两个运算的不同应用阶的输出是不同的。特别是，这种差异可以明确地印在超导通量量子比特的量子态上。
2011-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Dimensionality of metallic atomic wires on surfaces
本文研究了沉积在半导体衬底上的金属原子线中的低能集体电荷激发（等离子体激元、空穴）。这些系统描述的二维相关模型表示强各向异性晶格或弱耦合链。我们使用了一些成熟的理论方法和结果来研究它们的性质：各向异性费米液体的无规相近似和Tomonaga-Luttinger耦合液体的玻色化，以及阶梯模型的Bethe Answer和密度矩阵重整化群方法。我们表明，费米和Tomonaga-Luttinger液体理论预测相同的定性行为的激发在长波长的色散。此外，它们的标度取决于有效的电子-电子相互作用的选择，但不表征金属态的维数。我们的研究结果还表明，这样的各向异性相关系统可以表现出二维色散由于线之间的耦合，但仍然是准一维强各向异性导体或保留Tomonaga-Luttinger液体的典型功能，如在费米能量的状态密度的幂律行为。因此，诸如Au/Ge（100）的原子线材料可能表现出与一维和二维金属相关的特征的混合。
2020-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Transport through a double barrier for interacting quasi one-dimensional electrons in a Quantum Wire in the presence of a transverse magnetic field
讨论了半导体量子线的Luttinger液体行为。我们表明，体临界指数，$α_{bulk}$，隧穿态密度的测量值可以很容易地计算。然后，研究了在强横向磁场$B$作用下，沿量子线的两个量子点接触形成的量子点与无自旋Tomonaga-Luttinger液体弱耦合的输运问题.在非常低的温度$T$下的弹道状态中的电导$G(B)$的已知的磁相关峰也必须反映在较高$T$下和不同状态中的输运中。根据相关顺序调谐理论，电导峰的最大$G_{max}$的温度依赖性产生幂律$G_{max}\propto T^{2α_{end}-1}$，临界指数$α_{end}$被$B$强烈降低。这种行为表明使用类似的器件作为磁场调制晶体管。
2005-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Flux-Stabilized Majorana Zero Modes in Coupled One-Dimensional Fermi Wires
研究一维（$1$ D）拓扑相的一个有前途的途径是在合成材料如冷原子气体中实现它们。有趣的是，它是可能的实现马约拉纳边界模的$1$ D数守恒系统组成的两个费米子链耦合只有对跳跃过程。人们普遍认为，链间的单粒子隧穿必然会破坏这些马约拉纳模，因为它破坏了保护它们的$\mathbb{Z}_2$费米子宇称对称性。在这封信中，我们提出了一种新的机制来克服这一障碍，通过穿刺（合成）磁$π$通量通过费米阶梯的每个元格。使用玻色子化，我们表明在这种情况下存在精确的腿交换对称性，该对称性对链间跳跃具有鲁棒性，并且在长波长下充当费米子宇称。我们利用密度矩阵重整化群和精确对角化来验证所得到的模型具有Majorana边界模式到大的单粒子隧穿，与链内跳跃强度相当。我们的工作突出了这些相互作用驱动的拓扑相位不同的拓扑平凡的能带结构的不寻常的影响，并确定了一个独特的路线，以稳定马约拉纳边界模式在$1$ D费米子梯子。
2017-01-07 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Dissipative topological superconductors in number-conserving systems
讨论了在一维费米子系统中p波超导体的耗散制备。我们专注于两个设置：第一种需要连接到浴缸的单根电线，而在第二种中，环境连接到两条腿的梯子。这两种设置都会导致稳态，这些稳态具有p波超导体的整体性质，在这种数量守恒的设置中通过适当p波相关性的长距离行为来识别。这两种方案的不同之处在于，单线的稳态不以拓扑顺序为特征，而两条腿的阶梯主机马约拉纳零模式，这是解耦的阻尼和指数本地化的边缘。我们的分析结果补充了广泛的数值研究的稳态性能，渐近衰减率和协议的鲁棒性。
2015-12-14 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Majorana Zero Modes in Fermionic Wires coupled by Aharonov-Bohm Cages
我们设计了一个在Aharonov-Bohm笼耦合的相互作用费米子梯中实现Majorana零模的守恒方案。后者通过相消干涉提供了消除单粒子跳跃的有效机制。因此，每根导线中至关重要的宇称对称性就被编码到了系统的几何结构中，特别是它的平移不变性。一个通用的最近邻相互作用产生所需的相关跳对。我们展示了一个扩展的拓扑区域在参数空间中的存在下，首先在一个简化的有效模型通过玻色化技术，随后在一个更大的参数制度与矩阵产品状态的数值模拟。我们展示了绝热连接到以前的模型，包括精确可解的，我们简要评论可能的实验实现在合成量子平台，如冷原子样品。
2022-09-16 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Gapped Phases of Quantum Wires
我们研究了两个子带量子线的可能的非平凡相位。研究发现，子带间和子带内的相互作用可以驱动导线的电子系统进入带隙状态。如果两个子带中的标称电子密度彼此足够接近，则主要的不稳定性是子带间电荷密度波（CDW）。对于较大的密度不平衡，子带间库珀沟道的相互作用可能导致超导不稳定性。总电荷密度模式决定了理想导线的电导，它始终保持无间隙，这使得两端电导的普适值为每个子带2e^2/h。相反，在大部分的线的隧道态密度（DOS）获得一个硬的差距，以上的DOS有一个非普适的奇异性。这种奇异性是弱于平方根发散特性的非相互作用的准粒子附近的间隙边缘由于“打扮”的大规模模式的无间隙的总电荷密度模式。由于边缘引入CDW顺序的挫折，用于隧穿到CDW间隙状态中的导线末端的DOS保留了幂律行为。这项工作涉及到大量的文献耦合一维系统，最重要的是，两条腿哈伯德梯子。只要有可能，我们给其他作者的重要结果的推导，通过我们的研究背景。
1999-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Coupled wire construction of a topological phase with chiral tricritical Ising edge modes
三临界伊辛（TCI）相变在几种相互作用的自旋和马约拉纳费米子模型中都有发生，并用中心荷为$c=7/10$的超对称共形场论（CFT）描述。这个CFT的字段内容是非常不平凡的，包括其主要领域的斐波那契任意子，使其潜在的利益，寻求实现容错拓扑量子计算与非阿贝尔相位的问题的战略。在本文中，我们探讨的可能性，TCI CFT可以发生在边缘的间隙二维拓扑状态作为一个稳定的阶段。我们讨论了一种可能的实现这一2D相位的基础上的耦合线结构，使用Grover-Sheng-Vishwanath链模型的Majorana零模式耦合到伊辛自旋，这是已知的TCI相变。从平均场理论、共形场论和密度矩阵重整化群（DMRG）在2-和4-腿梯上的组合分析中，我们发现左和右移动的无隙TCI模式在空间上分离并驻留在系统的两个相对边缘上，形成所需的2D拓扑相位的前兆。
2020-10-13 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Effects of disorder on two strongly correlated coupled chains
利用重整化群研究了无序对两个耦合强关联费米子链系统（梯形系统）的影响。纯系统的相位的稳定性作为相互作用的函数与自旋和无自旋费米子的费米子。对于无自旋费米子的排斥面是强烈本地化的，而系统与吸引力的相互作用是稳定的无序，在与单链的情况下的差异。对于费米子与自旋，排斥的一面也是本地化的，特别是d-波超导相位发现纯系统是完全破坏了任意少量的无序。另一方面，引力面在定域方面又是非常稳定的。我们还计算了电荷刚度，本地化长度和温度依赖性的电导率为各个阶段。在纯系统发生d波超导的参数范围内，电导率随温度单调下降，甚至在高温下也是如此，我们讨论了这一令人惊讶的结果。对于一个单点排斥和最近邻吸引的模型，最稳定的相是轨道反铁磁体。虽然该相没有发散的超导涨落，但在低温下可以具有发散的电导率。我们认为，根据我们的研究结果，在一些双链化合物中观察到的超导电性不能是一个简单的稳定的d-波相位发现一个纯粹的单一的梯子。量子线的应用进行了讨论。
1997-04-08 cond-mat.str-el
Milestones toward Majorana-based quantum computing
我们介绍了一个方案的制备，操纵和读出的马约拉纳零模式的半导体导线介观超导岛。我们的方法综合了材料生长的最新进展与量子点实验中常用的工具，包括隧道势垒和库仑效应的栅极控制，电荷传感和电荷泵。我们概述了零模检测和量子计算之间的一系列里程碑，包括（1）使用邻近电荷传感器或泵浦电流检测非阿贝尔任意子的融合规则;（2）验证原型拓扑量子比特;（3）通过在分支几何中编织来演示非阿贝尔统计。前两个里程碑只需要一根带有两个岛的单线，并且还可以灵敏地测量系统的激发间隙、准粒子中毒率、残留马约拉纳零模分裂和拓扑量子比特相干时间。这些预编织实验也可以适用于其他操纵和读出方案。
2016-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
A generic new platform for topological quantum computation using semiconductor heterostructures
我们表明，薄膜的半导体，如GaAs，其中的s波超导性和塞曼分裂诱导的邻近效应，支持零能量马约拉纳费米子模式在普通的涡旋激发。拓扑有序的关键是自旋轨道耦合的存在，与邻近诱导的s波超导共存。由于时间反演对称性被明确打破，薄膜的边缘构成了手性马约拉纳线。我们提出的异质结构--半导体薄膜夹在s波超导体和磁性绝缘体之间--是一个通用的系统，它可以作为拓扑量子计算的平台，凭借非阿贝尔马约拉纳费米子的存在。
2010-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
