Gate-defined wires in twisted bilayer graphene: from electrical detection of inter-valley coherence to internally engineered Majorana modes
扭曲双层石墨烯（TBG）实现了一个高度可调的，强相互作用的系统，具有超导性和各种相关的绝缘状态。我们在TBG中建立了具有邻近诱导自旋轨道耦合的门定义线，作为揭示相关绝缘体性质的工具$(i)$和基于Majorana的拓扑量子位的平台$(ii)$。特别是，我们表明，能带结构的栅极定义的线沉浸在一个“谷间相干”相关绝缘体继承电可检测指纹的对称性破缺本地后者。在导线的一侧由超导TBG区域包围，在另一侧由谷间相干相关绝缘体包围，进一步使得能够形成马约拉纳零模式-甚至可能在零磁场下，这取决于存在的精确的破磁顺序。我们的方案不仅引入了一种依赖于内部产生的邻近效应的高度门可调拓扑量子比特介质，而且还可以揭示TBG中的库珀配对机制。
2021-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Introduction to topological superconductivity and Majorana fermions
这篇简短的评论文章提供了一个教学介绍拓扑超导体中的马约拉纳费米子的快速增长的研究领域。我们首先讨论一些细节最简单的“玩具模型”中出现的马约拉纳，即一维紧束缚表示的p波超导体，介绍了十多年前由Kitaev。然后，我们给出了一个一般性的介绍，在凝聚态系统中的马约拉纳费米子的显着性能，如其固有的非局域性和奇异的交换统计，并解释为什么这些准粒子被怀疑是特别适合于低消相干量子信息处理。我们还讨论了实验上有希望的（也许已经成功实现）的可能性，创建拓扑超导体使用半导体与强自旋轨道耦合，接近耦合到标准的s波超导体和暴露于磁场。目标是为新进入该领域的实验学家或理论家提供该主题的介绍，重点是对理解基础物理学最重要的方面。文本应该是访问的读者与量子力学和第二量子化的基本理解，并不需要知识的量子场论或拓扑状态的物质。
2012-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Chiral Majorana fermions in graphene from proximity-induced superconductivity
我们提出了一个详细的理论研究的手征拓扑超导相的邻近超导石墨烯系统的基础上的有效模型的启发DFT模拟。将s波超导诱导到量子反常霍尔效应体系中，可以得到手征拓扑超导体。对于平面外的磁化，我们发现拓扑超导相位与偶数手征马约拉纳费米子每边相关的一个非平凡的间隙在散装系统中的$\mathrm{ K}$ -点和它们的连接下的粒子-空穴对称性的开放。我们表明，在一个量子反常霍尔绝缘体与面内磁化和非平凡的间隙开放在$\mathrm{M}$，相应的拓扑超导体可以被调谐到主机只有单一的手征马约拉纳状态在其边缘，这是有希望的建议利用这种状态的编织操作。
2020-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological Superconductivity and Majorana Fermions in Metallic Surface-States
重金属，如Au，Ag和Pb，通常具有尖锐的表面状态，通过强Rashba自旋轨道耦合分裂。这些表面态的强自旋轨道耦合和二维性质使它们成为实现拓扑超导和马约拉纳费米子的理想平台。在本文中，我们进一步发展了一个建议，以实现马约拉纳费米子在准一维金属线的两端。我们展示了如何通过邻近效应、无序和相互作用的组合在金属表面态上诱导超导性。沿着导线施加磁场可以驱动导线进入具有马约拉纳端态的拓扑非平凡状态。与垂直场的情况不同，在垂直场中，化学势必须在拉什巴带交叉附近进行微调，平行场允许人们实现任意大化学势的马约拉纳。然后，我们表明，尽管存在一个大的载流子密度从散装金属，它仍然是可以有效地控制表面状态的化学势门控。最简单的方案是在传统超导体上淀积一层Au（111）薄膜，应该很容易实现。
2012-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
From fractional solitons to Majorana fermions in a paradigmatic model of topological superconductivity
马约拉纳束缚态是拓扑量子计算中一个有趣的候选态。因此，低能量模型允许掌握它们的属性在概念上是重要的。在这些模型中，通常的情况是存在两个相关的有间隙的阶段，由一个无间隙的点分开。在其中一个阶段，拓扑边界状态是缺席的，而另一个支持马约拉纳束缚态。我们表明，一个习惯的模型违反了这一范式。不应该主机马约拉纳费米子的阶段支持分数孤子指数本地化只有一端。通过改变模型的参数，我们解析地描述了分数孤子和两个马约拉纳费米子之间的跃迁。此外，我们提供了一个可能的物理实现的模型。我们进一步表征超导配对的对称性，表明奇频分量与马约拉纳波函数的空间分布密切相关。
2020-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Strong enhancement of bulk superconductivity by engineered nanogranularity
理论和实验都证明，孤立纳米颗粒的尺寸的微小变化会导致常规超导体的平均场光谱带隙的显著非单调变化，有时甚至会增强。一个与超导理论和应用广泛相关的自然问题是，这些尺寸效应是否也可以提高由这种纳米颗粒组成的大块颗粒材料的临界温度。在这里，我们肯定地回答这个问题。我们结合平均场，半经典，和渗流技术表明，在传统的超导体的工程纳米级粒度可以提高临界温度的几倍相比，非颗粒散装限制。这种预测是有效的三维和准二维样品，提供的厚度远大于晶粒尺寸。我们的模型考虑到实验现实的阵列中的晶粒尺寸分布，充电效应，准粒子隧穿，以及与足够小的晶粒的热波动扩散相关的限制。
2014-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological $d$-wave Superconductivity and Nodal Line-Arc Intersections in Weyl Semimetals
超导外尔半金属提出了一种新的和有前途的系统，以窝藏新形式的非常规拓扑超导性。在具有$d$波超导性的时间反演对称Weyl半金属中，我们证明了Majorana锥的数目等于$d$波节线与费米弧的交点数目.我们说明了节点线弧交点的重要性，通过证明存在局部稳定的表面马约拉纳锥的缠绕数不预测。马约拉纳锥和缠绕数之间的差异需要增加的缠绕数制定占每个路口。此外，我们发现，施加额外的镜像对称性全球保护节点线弧交点和相应的马约拉纳锥。
2019-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Tunable Topological Superconductivity by Fully Compensated Ferrimagnets
提出基于全补偿亚铁磁体的异质结构平台，利用电场和Néel矢量在无外加磁场下实现多维可调谐拓扑超导性及Majorana模式，规避了磁化系统中的超导相干性权衡。
2025-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electrically tunable topological superconductivity and Majorana fermions in two dimensions
拓扑超导体和马约拉纳费米子的外部可控性对于基本和实际利益都很重要。在这里，我们预测的电场控制的Majorana费米子在二维拓扑超导体利用拓扑绝缘体薄膜接近耦合到传统的$s$波超导体。在铁磁有序的情况下，垂直电场作用下的可调结构反转不对称性可以诱导拓扑量子相变，实现手征拓扑超导态。在外加电场光斑的边界处出现了一个零能的Majorana束缚态，这可以用扫描隧道显微镜观察到。此外，结构反转不对称性还可以放大相图中的螺旋拓扑超导体状态，使这种奇异状态的实现变得更加可行。拓扑相的电控制可以进一步应用于范德华材料，例如二维过渡金属二硫属化物。
2016-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Effects of large induced superconducting gap on semiconductor Majorana nanowires
随着InAs纳米线和超导Al壳之间具有强超导体-半导体隧道耦合的极高质量外延界面的最近实现，可以探索半导体中邻近诱导超导性的新制度，其中诱导间隙的值可能与体Al间隙（大间隙）相似，具有可忽略的子间隙电导（硬间隙）。我们提出了几个实验相关的后果，这个大间隙强耦合制度的隧穿实验，我们评论的前景，这个制度的拓扑超导性。特别是，我们表明，具有较强的自旋-轨道耦合和大自旋g因子的半导体纳米线的优点可能都受到损害，在这种强耦合的限制，和稍微弱的界面隧穿可能是必要的，以实现最佳的接近超导的半导体纳米线。我们推导出一个最小的，通用的强耦合硬间隙制度获得良好的定性与实验一致的理论，并指出未来的发展方向，进一步朝着马约拉纳纳米线的混合超导体超导体结构。
2015-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Skyrmion Control of Majorana States in Planar Josephson Junctions
平面约瑟夫森结提供了一个多功能的平台，替代基于几何形状的马约拉纳束缚态的产生，由于拓扑超导性的附加相位可调谐性。在二维电子气中，手征磁性和超导性的邻近感应显示出操纵拓扑超导性的显著前景。在这里，我们考虑一个约瑟夫森结涉及的skyrmion晶体，并表明手性磁性的skyrmion可以创建和控制的马约拉纳束缚态，而不需要一个内在的Rashba自旋轨道耦合。有趣的是，在我们的几何中的Majorana束缚态在结处的零相位差处被鲁棒地实现。skyrmion半径，外部可调的磁场或磁各向异性，带来了独特的控制功能的马约拉纳束缚态。
2021-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
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
Time Reversal Invariant Topological Superconductivity and Majorana Kramers Pairs
我们提出了一个可行的路线，工程师一维和二维的时间反转不变（TRI）拓扑超导体（SC）通过无节点的扩展s波铁基SC和半导体之间的邻近效应与大Rashba自旋轨道相互作用。在TRI拓扑SC的边界处，出现了Kramers对Majorana边（束缚）态。对于约瑟夫森π结，我们预测马约拉纳四重态受到镜像对称性的保护，并导致镜像分数约瑟夫森效应。我们分析了塞曼场中Majorana对的演化，SC经历了对称性类的变化以及拓扑相变，提供了一个实验签名在隧道光谱。我们简要地讨论了实现这一机制的候选材料和使用s和d波SC和弱拓扑绝缘体的可能性。
2013-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Chiral flat band superconductivity from symmetry-protected three-band crossings
我们表明，手征（近）平带超导可以开发和主机新的马约拉纳费米子在时间反演对的双螺旋保护的三带交叉点。在对称性分析、平均场研究和超流刚度计算的基础上，确定并分析了低能自旋- $1$费米子理论中具有平带对的不可约对通道.平带配对可以显著地增强超导性，其中临界温度与相互作用强度成线性比例。在单组元配对通道中，我们发现了完全带隙的平带配对态，而在多组元配对通道中，我们发现了手征$\bar p\pm i\bar p$平带超导。三维巡回马约拉纳费米子出现在散装节点，而马约拉纳弧出现在表面上。
2020-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Chiral topological superconductivity in Josephson junction
我们考虑半导体层的异质结构夹在两个超导体之间，形成一个二维的约瑟夫森结。在垂直于结的方向施加塞曼场，可以得到具有手征马约拉纳边模的拓扑超导相。我们发现两个超导体之间的相位差可以有效地减少所需的磁场，实现手性拓扑超导，提供了一个实验上可行的设置，实现手性马约拉纳边缘模式。我们还构造了一个晶格哈密顿量的设置，以证明手征马约拉纳边缘模式和马约拉纳束缚态定位在涡旋。
2021-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Soliton defects and topological $4π$-periodic superconductivity from an orbital magnetic field effect in edge Josephson junctions
近年来，许多研究致力于理解混合邻近结构中的拓扑超导性和由磁场诱导的Majorana零模。本文提出了一种在垂直磁场作用下，在二维拓扑绝缘体边缘的短约瑟夫森结中实现拓扑超导的方法。磁场效应是完全轨道的，来自边缘处的序参量相位的梯度，这导致在具有一对无隙Andreev束缚态的结处的孤子缺陷。后者是约简为马约拉纳零模式由一个单一的旋转和保护的手征对称性。此外，基态和激发都是准周期的磁通封闭在结中，与周期等于双通量量子$2Φ_0 = h/e$。这种行为遵循规范不变性的$4π$相周期的马约拉纳状态，并表现为$2Φ_0$间隔磁振荡的临界电流。另一个提议的观察是在没有外部相位偏置的情况下发生的持续电流。除了振荡，它显示了一个符号反转促使中性马约拉纳零模式。这些发现提供了通过低场直流磁输运测量获得拓扑超导性的可能性。
2019-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological superconductivity and fractional Josephson effect in quasi-one dimensional wires on a plane
提出了一种在平面上准一维结构中实现时反不变拓扑超导的方法，这种结构是在高压下将超导材料填充到沸石和石棉等介电基质的周期性通道中而制成的。当线内s波和线间d波配对发生时，在存在大的自旋轨道相互作用的情况下，拓扑超导相成立。克拉默斯的马约拉纳束缚态对出现在每条线的边缘。我们分析了塞曼磁场对马约拉纳零能态的影响。平面内的磁场被证明使不对称的能量色散，然而马约拉纳费米子生存由于保护的粒子-空穴对称性。将Majorana准粒子从一根导线的末端隧穿到最近邻导线的末端，产生具有$4π$周期性的边缘分数约瑟夫森电流.
2015-12-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Möbius topological superconductivity in UPt$_3$
经过三十多年的深入研究，重费米子超导体UPt $_3$中的多重超导相和奇宇称库珀对已被阐明。我们确定了一个时间反演不变的超导相的UPt $_3$作为最近提出的拓扑非对称超导。结合UPt $_3$的能带结构、$P6_3/mmc$空间群对称性所允许的$E_{\rm 2u}$表示的序参数和$K$-理论的拓扑分类，我们证明了滑移对称性所丰富的三维DIII类的非平凡$Z_2$-不变量.相应地，在表面布里渊区边界处出现了双马约拉纳锥表面态。此外，我们显示了各种表面状态，并阐明了晶体对称性的拓扑保护。对应于可调外尔点的Majorana弧出现在时间反演对称破缺的B相中。揭示了镜像陈数保护的Majorana锥和滑移缠绕数保护的Majorana平带。
2017-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Changing anyonic ground degeneracy with engineered gauge fields
对于像Majorana和Parafermion这样的晶格任意子系统，非常规量子统计确定了一组全局对称性（例如，马约拉纳的费米子宇称）不允许相关的微扰。任何明确破坏这些对称性的算子，如果加到哈密顿量中，就会违反定域性。因此，拓扑非平凡相的相关准简并性至少部分地通过量子统计挑选出的对称性受到局部性的保护。我们表明，它是可以绕过这种类型的保护，通过专门设计的规范场，以修改系统的边缘的拓扑结构，而不完全破坏拓扑秩序。为了说明我们的想法在一个具体的设置，我们专注于\(\Z_6\) parafermion链。从拓扑阶段的链（六重地面简并），我们表明，规范场与限制动力学作为一个相关的扰动，驱动过渡到一个阶段与三重简并和\(\Z_3\) parafermion边缘模式。从\(\Z_3\)到拓扑平凡相的转变发生在三态波茨普适类的临界线上。我们还研究了当\(\Z_6\)链耦合到不同限制的规范场时，Majorana边缘模的出现。
2015-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Surface induced odd-frequency spin-triplet superconductivity as a veritable signature of Majorana bound states
本研究预测在p_x-SF-p_x约瑟夫森结中，表面诱导的奇频自旋三重态超导可作为马约拉纳束缚态的真实标志，并可用于区分不同拓扑相。
2024-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Intrinsic Time-reversal-invariant Topological Superconductivity in Thin Films of Iron-based Superconductors
我们建立了准二维铁基超导体（FeSC）薄膜作为一个新的高温平台托管内在的时间反转不变的螺旋拓扑超导（TSC）。基于狄拉克表面态和体扩展$s$ -波配对的组合，我们的理论应该直接适用于一个大类的实验建立的FeSC，打开一个新的TSC范式。特别是，所施加的电场作为“拓扑开关”的螺旋马约拉纳边缘模式的FeSC薄膜，允许门控螺旋马约拉纳电路的实验可行的设计。施加面内磁场驱动螺旋TSC相位进入携带角局部化马约拉纳零模式的高阶TSC。我们的建议应该使实验实现螺旋马约拉纳费米子。
2021-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Majorana fermions in carbon nanotubes
我们表明，碳纳米管（CNT）是很好的候选人实现一维拓扑超导与马约拉纳费米子本地化的端点附近。CNT中拓扑超导性背后的物理是新颖的，并且由最近报道的曲率诱导的自旋轨道耦合介导，该耦合本身具有拓扑起源。除了自旋-轨道耦合，一个重要的新的要求，一个强大的拓扑状态是打破手性对称的纳米管轴。我们使用拓扑参数表明，最近实现的自旋-轨道耦合和破手性对称性的强度，一个强大的拓扑间隙约500 mK的碳纳米管是可以实现的。
2011-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological Superconductivity and Majorana Fermions in RKKY Systems
我们考虑准一维RKKY系统接近的s波超导体。我们发现，$2k_F$峰的自旋磁化率的超导体在一维极限支持螺旋秩序的本地化磁矩通过RKKY相互作用，其中$k_F$是费米波矢量。磁螺旋等效于均匀磁场和具有有效SOI长度$1/2k_F$的非常强的自旋轨道相互作用（SOI）。我们找到了在具有磁性原子或核自旋的原子链和半导体纳米线中建立这种磁性状态的条件。一般来说，这些系统是在拓扑阶段与马约拉纳费米子。螺旋对$2k_F$的固有自调谐消除了调谐化学势的需要。
2013-07-04 cond-mat.mes-hall
Realizing Majorana zero modes in superconductor-semiconductor heterostructures
在实验室中实现拓扑超导和Majorana零模是凝聚态物理的主要目标之一。我们回顾了这一快速发展的领域的现状，重点是超导体的拓扑超导性的建议。讨论了材料科学的进展和最近实验中Majorana零模的鲁棒特征。在简要介绍了这个问题后，我们概述了几个下一代实验探测马约拉纳零模式的奇异性质，包括融合规则和非阿贝尔交换统计。最后，我们讨论了在这些系统中实现基于Majorana拓扑量子计算的前景。
2018-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Interplay between altermagnetism and topological superconductivity on an unconventional superconducting platform
提出理论模型研究交错磁性与p波超导的相互作用，发现可通过d波交错磁参数调控拓扑相变，实现马约拉纳边缘模式，为非常规超导体提供新平台。
2025-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Probing Majorana and Andreev Bound States with Waiting Times
我们考虑一个有偏压的正常超导结，具有各种类型的超导性。根据超导电性的类别，马约拉纳束缚态可能会出现在界面处。我们表明，这有重要的后果上的电子流出这样的接口的等待时间的分布。因此，等待时间分布示出了一个明确的指纹的马约拉纳束缚态物理，可以被认为是其存在的实验签名。
2016-12-12 cond-mat.mes-hall
Topological superconductivity on the surface of Fe-based superconductors
拓扑超导体是实现马约拉纳费米子的最简单的体系之一，在凝聚态物理和量子计算中起着重要的作用。基于\emph{ab~initio}计算和考虑超导对的有效8带模型的分析，我们证明了Fe $_{1+\text{y}}$ Se $_{0.5}$ Te $_{0.5}$等三维扩展$s$波铁基超导体具有金属拓扑非平凡能带结构，并通过调节体载流子掺杂水平，在（$001$）表面呈现正常-拓扑-正常的超导相变.在拓扑超导（TSC）阶段，马约拉纳零模被困在磁涡旋线的末端。我们进一步发现，表面TSC相只存在于一定的体对能隙，并且存在由温度驱动的正常拓扑相变，这是以前没有讨论过的。这些结果为在一大类超导体中实现TSC和Majorana费米子提供了一条有效的途径。
2016-07-06 cond-mat.mes-hall 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
Topological Superconductivity and Surface Andreev Bound States in Doped Semiconductors: Application to CuxBi2Se3
最近发现的超导体CuxBi2Se3[1]是三维时间反演不变拓扑超导体的候选者[2]，预计其具有鲁棒的表面Andreev束缚态，承载无质量的Majorana费米子。在这项工作中，我们提出了一个分析和数值研究的表面Andreev束缚态波函数和色散。我们发现拓扑保护的马约拉纳费米子在k = 0，以及一种新型的表面Andreev束缚态在有限k。我们将我们的结果与最近的点接触光谱实验[3]。
2011-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Interface-Bound States and Majorana Zero Modes in Lateral Heterostructures of Bi$_2$Se$_3$ and Sb$_2$Te$_3$ with Proximity-Induced Superconductivity
本文构建含空间变化化学势与 s 波配对的二维 Dirac/BdG 模型，证明 Nb 邻近超导的 Bi$_2$Se$_3$–Sb$_2$Te$_3$ 横向异质结可产生受拓扑不变量保护且抗扰动的 MZM，并给出隧穿谱预测。
2025-05-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Majorana Spin Liquids, Topology and Superconductivity in Ladders
我们从理论上解决自旋链类似物的Kitaev量子自旋模型的蜂窝晶格。出现的量子自旋液体相或安德森共振价键（RVB）态可以理解为一个有效的模型，在p波超导和马约拉纳费米子。我们推导出一个广义相图的两条腿的梯子系统与可调链之间的相互作用强度，使我们能够改变形状的晶格（从正方形到蜂窝状带状或砖墙梯子）。我们评估的绕组数与可能的紧急（拓扑）在边缘的无隙模式。在Az相中，由于突现的Z2规范场和π-通量基态，可以通过类似于复曲面代码来构建自旋1/2（环）量子比特算符。此外，我们还展示了中间无带隙B相在广义阶梯模型中的演化。对于brickwall阶梯，将$B$相位简化为一条线，并在阶梯张量积态表象和玻色化下用微扰理论对其进行了分析。最后，我们表明，掺杂与几个孔可以导致在形成的空穴对，并导致与苏-Schrieffer-Heeger模型在聚乙炔映射;超导绝缘量子相变这些空穴对是可访问的，以及相关的拓扑性质。
2017-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Euler Obstructed Cooper Pairing: Nodal Superconductivity and Hinge Majorana Zero Modes
自从库珀配对的建议[物理学评论快报。120，067003（2018）]，相当多的研究工作致力于研究由3D系统中费米表面处的非平凡正常态带拓扑约束（或阻碍）的库珀配对序参量。在当前的工作中，我们通过提出3D系统中的欧拉阻碍库珀配对来推广陈省身状态之间的拓扑阻碍配对（例如单极库珀配对）。欧拉阻碍库珀配对广泛存在于两个费米面之间，具有非零欧拉数表征的非平凡带拓扑;这样的费米面可以存在于3D PT保护的无自旋狄拉克/非线性半金属中，自旋轨道耦合可以忽略不计，其中PT是时空反演对称。一个欧拉阻塞的配对通道必须在与配对相关的费米面上有配对节点，而配对节点的总缠绕数由费米面上的欧拉数之和或之差决定。特别地，我们发现当正常态是时间反演不变的，配对是弱的，一个占主导地位的欧拉阻塞配对通道与零总动量导致节点超导。如果费米面分裂很小，则所得的节超导体具有铰链马约拉纳零模。的可能的主导地位的欧拉阻塞配对通道附近的超导过渡和铰链马约拉纳零模式对无序的鲁棒性明确证明使用有效的或紧束缚模型。我们的工作提出了第一类高阶节点超导起源于拓扑阻碍库珀配对。
2022-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Interplay between classical magnetic moments and superconductivity in quantum one-dimensional conductors: toward a self-sustained topological Majorana phase
本文研究了一维相互作用电子液体与一维经典磁矩阵列和超导体的耦合。我们表明，在低能量和温度的磁矩和电子变得强烈纠缠，并出现磁螺旋结构，没有任何可调参数。对于两者之间足够强的耦合，一维电子液体被驱动到拓扑超导相，支持马约拉纳费米子，而无需任何外部参数的微调。我们的分析适用于在足够低的温度下，当考虑到电子和核自旋之间的超精细相互作用时，在超导体附近的量子线或吸附在超导表面上的磁性吸附原子链。
2013-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Chiral superconductivity in a semiconducting wire induced by helical magnetic order
该研究提出一维半导体与常规超导体、螺旋磁体邻近时无需外磁场或本征自旋轨道耦合即可展现手性超导性，通过能隙相长干涉调至拓扑区域获马约拉纳零模，化学势范围与自旋-电子耦合成正比。
2025-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana fermions in superconducting helical magnets
在各种稀土基化合物中，单重态超导性与螺旋磁性共存。在这里，我们表明，这些系统的表面一般应主机的零能量马约拉纳模式的有限密度。在无序消失的极限，这些模式导致发散贡献的零能量密度的状态和零温度熵成比例的样品表面积。当被限制到一个线的几何形状，一个离散的马约拉纳模式可以被隔离。与其他方案相比，超导性和磁性的特征能量尺度相对较大，并且不需要微调，这使得螺旋磁性超导化合物有利于Majorana费米子的观察和实验研究。
2012-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Anomalous Floquet Chiral Topological Superconductivity in a Topological Insulator Sandwich Structure
我们证明了Floquet手征拓扑超导性在磁性拓扑绝缘体-超导体三明治结构的约瑟夫森结中自然产生。约瑟夫森相位调制与施加的偏置电压在整个结驱动系统到反常Floquet手征拓扑超导体托管手征马约拉纳边缘模式的准能谱，与散装Floquet带进行零陈数。偏置电压作为一个调谐参数，使新的动力学拓扑量子相变驱动系统到无数的异国情调的马约拉纳携带Floquet拓扑超导相。我们的理论建立了一个新的范式实现Floquet手征拓扑超导性的固态系统，这应该是实验上直接访问。
2020-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic Field Driven Nodal Topological Superconductivity in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
近年来，具有远大于泡利极限场的面内上临界场的伊辛超导体正处于实验研究的前沿。许多单层或少层的过渡金属二硫属化合物被证明是伊辛超导体。在这项工作中，我们表明，在广泛的实验可达制度的面内磁场高于泡利极限场，但低于$H_{c2}$，2H结构单层NbSe $_2$或simiarly TaS $_2$成为一个节点拓扑超导体。体节点出现在布里渊区的$Γ- M$线上，在那里Ising SOC消失。节点由马约拉纳平坦带连接，类似于外尔半金属中的外尔点由表面费米弧连接。马约拉纳平坦带与大量的零能量马约拉纳费米子边缘模，诱导自旋三重态库珀对。这项工作表明了一种实验上可行的方法来实现节结拓扑超导体中的马约拉纳费米子，没有任何精细的调整实验参数。
2018-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dissipative Floquet Majorana modes in proximity-induced topological superconductors
我们研究了一个现实的Floquet拓扑超导体，一个周期性驱动的纳米线接近平衡的s波超导体。由于超导邻近效应引起的能量和密度波动，Floquet Majorana线变得耗散。结果表明，在这个耗散系统中，Floquet能带结构仍然保持不变。特别是，我们发现，Floquet马约拉纳零和π模式不能再简单地描述Floquet拓扑带理论。我们还提出了一个有效的模型来简化这些Floquet Majoranas的寿命的计算，并发现寿命可以工程的外部驱动场。
2021-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topologically protected heat pumping from braiding Majorana zero modes
马约拉纳零模是出现在超导体拓扑相边缘的非阿贝尔准粒子。它们存在的证据已经在工程超导纳米结构的传输测量中报道。在这份手稿中，我们确定了一个拓扑保护的动力学操纵的马约拉纳零模式通过连续运输测量过程中的操作签名。具体来说，我们表明，在一个两终端的几何形状，在低温和电压偏置的终端泵送的热量的特点是由一个普遍的价值。我们表明，这一功能是固有的存在马约拉纳零模式，并讨论其对温度，电压偏置和详细的耦合接触的鲁棒性。
2018-07-18 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
Higher Order Topology and Nodal Topological Superconductivity in Fe(Se,Te) Heterostructures
我们从理论上证明了单层FeTe $_{1-x}$ Se $_x$-超导量子自旋霍尔材料-与单层FeTe -双共线反铁磁体-的异质结构实现了更高阶的拓扑超导相，其特征在于钉扎到样品角落的紧急马约拉纳零模式。给出了该系统的最小有效模型，分析了高阶拓扑的来源，并对拓扑相图进行了充分的刻画。尽管传统的s波配对，我们发现相当令人惊讶的出现一个新的拓扑节点超导体的相图。其特点是边缘依赖的马约拉纳平坦带，拓扑节点相的反铁磁手征对称性的保护。我们还讨论了实验的可行性，估计现实的模型参数，和鲁棒性的马约拉纳角模式对磁无序。我们的工作为高阶拓扑和非阿贝尔马约拉纳物理提供了一个新的实验可行的高温平台。
2019-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Topological Superconductivity in Rashba Spin-Orbital Coupling Suppressed Monolayer \{beta}-Bi2Pd
弱夹层范德华材料β-Bi 2 Pd最近被确定为具有非常规自旋三重态配对和涡旋处的Majorana零模的强拓扑超导体候选者。本文根据我们的有效理论模型，研究了单层β-Bi_2 Pd中至今仍不清楚的拓扑特征和超导配对。我们发现，非Rashba自旋轨道耦合在实现和调整各种新的拓扑性质中起着至关重要的作用。特别地，在单层β-Bi 2 Pd中发现了自旋三重态p波超导配对与Majorana零模.我们的研究加深了对单层β-Bi 2 Pd的拓扑结构和超导电性的理解，表明它是实现低维拓扑超导电性的一个很有前途的平台.
2021-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological superconductivity at the edge of transition metal dichalcogenides
时间反演破缺拓扑超导体是一种新的物质状态，它可以在边缘支持Majorana零模。本文提出了一维拓扑超导和Majorana零模的一种新实现。所提出的系统由过渡金属二硫属化物MX2（M=Mo，W; X=S，Se）的超导衬底上的单层。基于第一性原理计算，我们发现以金属原子M为终端的单分子膜MX 2的锯齿形边缘具有强自旋轨道耦合和自发磁化的边缘态.通过与超导衬底的邻近耦合，可以在这样的边缘处诱导拓扑超导性。我们提出了NbS 2作为衬底的自然选择，并基于第一性原理计算和低能有效模型估算了邻近感生超导能隙。作为我们的理论的实验结果，我们预测，马约拉纳零模式可以检测到在120度角的MX2片在超导基板附近。
2013-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Inversion-protected higher order topological superconductivity in monolayer WTe$_2$
单层WTe $_2$，一种中心对称的过渡金属碲化物，最近被确定为量子自旋霍尔绝缘体，并发现在门控时超导。本文用平均场微观模型研究了超导WTe $_2$的对对称性和拓扑性质。令人惊讶的是，我们发现在我们的相图中的自旋三重态相所有主机马约拉纳模式本地化的两个对角。即使当传统的配对是有利的，我们发现，一个中间的平面内磁场超过泡利极限稳定非常规的等自旋配对对齐的字段，这也主机马约拉纳角模式。基于我们的发现，我们从边界的角度得到了具有“高阶拓扑”的二维超导体的配方：通常，超导反对称量子自旋霍尔材料的正常态费米表面远离高对称点，如门控单层WTe $_2$，如果超导性是奇偶奇的，主机马约拉纳角模。我们进一步指出，这种高阶相是一种反转保护的拓扑晶体超导体，并研究了体边界对应。最后，我们讨论了可能的实验探测马约拉纳角模式。我们的研究结果表明，超导单层WTe $_2$是一个游乐场的高阶拓扑超导性，并可能是第一个材料实现反型保护马约拉纳角模不利用邻近效应。
2020-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological Phases of Inhomogeneous Superconductivity
我们从理论上考虑了超导序参量的空间周期调制对磁杂质引入到$s$波超导体附近的一维系统诱导的Majorana费米子的形成的影响。当磁交换能大于杂质间电子跳跃时，我们将有效系统模型化为一个耦合的Shiba态链。而在相反的制度，有效的系统是准确地描述了量子线模型。在包括一个空间调制的超导配对，我们发现，足够大的磁交换能量，该系统能够支持一对马约拉纳费米子与一个马约拉纳费米子在系统的左端和右端。当超导性的调制比磁交换能量大时，Shiba链返回到平凡的间隙状态，而量子线进入能够支持两对Majorana费米子的新拓扑相。
2016-01-17 cond-mat.mes-hall
Transport through a Majorana island: strong tunneling regime
在存在Rashba自旋轨道耦合的情况下，磁场可以驱动邻近纳米线进入拓扑超导相。我们研究了这种纳米线在库仑阻塞机制下的输运性质。与拓扑超导性相关的Majorana模式显着修改传输，并导致通过纳米线的单电子相干传输-拓扑超导性的非局部签名。在这项工作中，我们专注于强杂交的马约拉纳模式与正常的铅的情况下。在两个正常引线接触的纳米线中，由杂化引起的Majorana零能态的加宽与充电能量竞争，导致库仑阻塞的相当大的修改。计算了纳米线两端电导随栅电压、结传输系数、几何电容和诱导超导能隙的变化关系。
2017-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Edge-mode Superconductivity in a Two Dimensional Topological Insulator
拓扑超导是一种奇异的物质状态，它支持Majorana零模，即3D的表面模，2D的边缘模或1D的局域端态。在完全本地化的情况下，这些马约拉纳模式服从非阿贝尔交换统计，使它们成为拓扑量子计算的有趣积木。在这里，我们报告的超导诱导到半导体InAs/GaSb量子阱，一个二维拓扑绝缘体的边缘模式。利用超导量子干涉，我们证明了超导输运的边缘占主导地位和体占主导地位的制度之间的门调谐。边缘占主导地位的制度只出现在高体电阻率的条件下，我们与2D拓扑相位。这些实验建立InAs/GaSb作为一个强大的平台，进一步限制马约拉纳本地化状态，使未来的调查非阿贝尔统计。
2014-08-07 cond-mat.mes-hall
Gapless odd-frequency superconductivity induced by the Sachdev-Ye-Kitaev model
我们发现，一个单费米子量子点获得奇频率戈尔科夫异常平均接近强相关的马约拉纳零模式，描述的Sachdev-Ye-Kitaev（SYK）模型。尽管存在有限的反常配对，超导能隙消失的量子点和Majoranas之间的中间耦合强度。耦合的增加导致平滑的原始准粒子的抑制。这种效果可能被用作最近提出的SYK模型的桌面实现的表征工具。
2019-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Controlled length-dependent interaction of Majorana modes in Yu-Shiba-Rusinov chains
超导体上的磁性原子诱导局域Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束缚态。拓扑超导性和马约拉纳模式可以在杂交YSR状态阵列中进行工程设计的建议导致了他们的深入研究。在这里，我们研究出现的Majorana模式从人工构建的锰（Mn）链超导铌（Nb）的杂化YSR状态的频带。通过在单原子水平上控制链的几何形状，我们可以测量到随着链长的增加，相互作用引起的Majorana模从链两端的能量分裂。我们发现周期性的长度，它们的相互作用被调谐到零内的实验能量分辨率。我们的工作揭示了操纵和最小化有限大小系统中马约拉纳模式之间的相互作用的方法，这是基于马约拉纳的量子信息存储和处理所需的。
2021-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological Superconductivity in CuxBi2Se3
拓扑超导体（TSC）的特征是拓扑保护的无隙表面态，它本质上是由马约拉纳费米子组成的Andreev束缚态。虽然TSC尚未被发现，但掺杂的拓扑绝缘体CuxBi 2Se 3，其在~3 K以下超导，已被预测具有拓扑超导态。本文报道了超导CuxBi_2Se_3解理面上的点接触谱出现了一个零偏压电导峰（ZBCP），这是一种非常规的超导现象。所有可能的超导状态的理论考虑帮助我们得出结论，这ZBCP是由于马约拉纳费米子，并给出了证据CuxBi 2Se 3的拓扑超导性。此外，我们发现了一个不寻常的赝能隙，发展低于20 K和共存的拓扑超导状态。
2011-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Possibilities for enhanced electron-phonon interactions and high-$T_c$ superconductivity in engineered bimetallic nano-structured superlattices
本文用紧束缚模型和DFT研究Ag团簇嵌入Au基体的双金属纳米超晶格，揭示界面偶极与Ag振动模经库仑作用强耦合，可显著增强电子-声子相互作用并带来高$T_c$超导可能。
2024-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological superconductivity in full shell proximitized nanowires
我们考虑一个新的模型系统支持马约拉纳零模式的基础上半导体纳米线与一个完整的超导壳。我们证明，在存在的自旋轨道耦合在半导体中诱导的径向电场，绕组的超导序参量导致一个拓扑相支持马约拉纳零模式。拓扑相在大范围的化学势上持续存在，并且可以由穿透圆柱体的可预测的弱磁场引起。该系统可以很容易地实现在一个完整的超导壳覆盖的半导体纳米线，打开了实现拓扑量子计算建议的途径。
2018-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
