Majorana fermions in superconducting nanowires without spin-orbit coupling
我们发现，如果外部磁场的方向沿纳米线旋转，可以存在于纳米线的邻近诱导的s波超导配对的限制马约拉纳费米子。该系统相当于具有Rashba型自旋轨道耦合的纳米线，其强度与场角的导数成正比。对于现实的参数，我们证明了一组永磁体可以使附近的纳米线到拓扑非平凡的阶段，本地化马约拉纳模式在其两端。不需要自旋轨道耦合，这为马约拉纳费米子系统的演示和设计开辟了一条新的途径。
2014-07-16 cond-mat.mes-hall
Majorana Zero Modes in Nanowires with Combined Triangular and Hexagonal Geometry
几何形状对马约拉纳零模托管的影响进行了探讨，在核壳纳米线与一个六边形的核心和一个三角形的外壳，反之亦然。的能量间隔分离的电子状态本地化的角落，从本地化的壳的侧面上的状态被示出为较大的三角形纳米线与六边形的核心，比三角形的。我们建立了拓扑相图，这两种情况下，并将它们与早期的工作棱柱纳米线具有相同的核心和外壳的几何形状。我们建议，需要一个双芯纳米线，以允许编织操作的马约拉纳零模式在纳米线端平面。
2020-10-13 cond-mat.mes-hall
Optical absorption of semiconductor 2D Majorana nanowires
计算了平面二维Majorana纳米线的光吸收截面。光是用偶极近似来描述的。我们讨论了近零能量模式的截面上的特征。横向极化的低能量峰，在纵向的缺席，揭示了马约拉纳状态的存在。该峰值相对于水平职业的热拖尾是稳健的。我们考虑的影响，光学掩模隐藏部分纳米线的光。
2015-01-23 cond-mat.mes-hall
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
Reducing disorder in PbTe nanowires for Majorana research
该研究通过晶格匹配晶体中的自组织生长制备低无序 PbTe 纳米线，实现 1.7 μm 零磁场量子化电导和 1 meV 超导耦合能隙。
2025-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Selective area epitaxy of PbTe-Pb hybrid nanowires on a lattice-matched substrate
拓扑量子计算基于编码拓扑量子比特的马约拉纳零模的编织。一个有前途的候选平台马约拉纳零模式是超导体-超导体混合纳米线。拓扑量子比特和编织操作的实现需要可扩展和无无序的纳米线网络。平面InAs和InSb纳米线的选择性区域生长，以及超导体结构的阴影壁生长，已经通过实现各种网络结构证明了这种可扩展性。然而，作为无序源，在锗-衬底界面处的明显的晶格失配与该路线图一起施加了严重的障碍。在这里，结合选择性区域和阴影壁生长，我们展示了PbTe-Pb混合纳米线的制造-另一个潜在的有前途的马约拉纳系统-在一个几乎完美的晶格匹配的衬底CdTe，所有在一个分子束外延室完成。透射电子显微镜显示的单晶性质的碲化铅纳米线和其原子尖锐和干净的界面的碲化镉基板和铅覆盖层，没有明显的相互扩散或应变。由于PbTe的介电常数较大，界面条件接近理想，加上电荷杂质的屏蔽作用，有望形成一个干净的纳米线系统，用于研究Majorana零模和拓扑量子计算。
2021-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Majorana states and magnetic orbital motion in planar hybrid nanowires
平面二维混合（超导体-超导体）纳米线中的Majorana相边界由于离面磁分量的轨道效应而被修改。我们发现，马约拉纳零模式生存相当大的垂直场倾斜，揭示了一个显着的相图。给出了强轨道极限下相界的解析表达式。这些相边界可以用可获得的设置来实现，例如横向宽度为$150\, {\rm nm}$的InAs纳米线。
2015-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Wide bandwidth nanowire electromechanics on insulating substrates at room temperature
我们研究了在蓝宝石衬底上制作的具有局域栅结构的InAs纳米线谐振器。使用绝缘蓝宝石衬底的主要优点是其导致减小的寄生电容，从而允许使用网络分析仪的宽带宽致动和检测以及在室温下的信号检测。纳米线的面内和面外振动模式都可以被驱动，并研究了谐振器的非线性响应。此外，该技术使得能够研究由于纳米结构中的加热引起的热应变的变化
2016-01-06 cond-mat.mes-hall
Majorana Bound States in Proximity Junctions of Superconducting Nanowires with Dresselhaus Spin-orbit Coupling
理论研究了面内塞曼势和邻近诱导s波对势作用下具有Dresselhaus [110]自旋轨道耦合的纳米线的输运性质。在拓扑非平凡阶段，纳米线在其边缘处承载马约拉纳费米子，并且马约拉纳束缚态的数目等于传播通道的数目（Nc）。当我们将正常金属连接到超导体上时，这种马约拉纳束缚态穿透到脏的正常段并在那里形成Nc共振传输通道。我们表明，手征对称性的电子状态保护马约拉纳束缚态在零能量，即使在杂质的存在下。结果表明，正常纳米线/超导纳米线结的零偏压电导量子化为2 e2 Nc/h，与随机电位无关.
2014-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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 Braiding Dynamics on Nanowires
超导体承载着长期寻求的被称为马约拉纳费米子的激发，最终可能被用作容错拓扑量子计算机的量子比特。拓扑量子计算机面临的一个关键挑战是如何实现作为Majorana费米子动力学过程的近简并量子态的量子操作。本文研究了超导纳米线上Majorana费米子的编织动力学。在有限尺寸系统中，非绝热动力学过程支配着操纵马约拉纳费米子量子比特的非阿贝尔编织。我们的模拟阐明了量子比特在实时编织过程中的行为，并阐明了超导纳米线有效的拓扑量子操作的最佳条件。
2014-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Majorana bound states and zero-bias conductance peaks in superconductor/semiconductor nanowire devices
理论研究表明在纳米线的末端出现了马约拉纳束缚态。已经执行了对所述概念的实验验证，例如，在其中超导能隙、自旋轨道耦合和外部磁场之间相互作用允许产生零能量束缚态的超导体/半导体纳米线器件中。最近的实验提出了一个拓扑相图的有效化学势的局部修改。我们讨论了这种可能性，使用半无限S/N结形式的实验系统的模型。我们计算的零偏置微分电导$G$的情况下的均匀系统，以及在存在的栅极电压。研究了系统中电导与有效能隙的关系。我们证明了$G$可以再现磁场-栅压参数空间中的拓扑相图。
2020-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Signature of Majorana Fermions in Charge Transport in Semiconductor Nanowires
我们研究了半导体纳米线在垂直磁场中的电荷输运，该纳米线与\textit{s}波超导体部分接触。我们发现，在一定的参数范围内，存在于纳米线超导截面与正常截面之间的界面处的Majorana费米子，可以在界面处引起电子的共振Andreev反射，从而在纳米线的电导中产生零能量峰.表征了不同实验参数下零能电导峰的宽度。虽然零能量峰在一维纳米线中提供了Majorana费米子的签名，但由于二维中存在其他边缘态，因此在具有相同实验设置的二维半导体薄膜中它消失了。提出的电荷输运实验为半导体纳米线中马约拉纳费米子的探测提供了一种简单可行的方法。
2012-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Majorana nanowires, Kitaev chains, and spin models
出于这样一个事实，即理想化的Kitaev链玩具模型和实验超导体马约拉纳纳米线都可以主机马约拉纳零模式，我们从理论上研究的问题，在何种程度上这两个模型是等效的或相似的，使用相应的双自旋模型的角度为两者。我们从Kitaev链和横场XY自旋模型之间的对偶性出发，通过Jordan-Wigner变换建立Kitaev链和纳米线之间的联系。通过对纳米线的Jordan-Wigner变换，我们发现相应的玻色子自旋模型是一个广义的自旋团簇模型，包含3-自旋和4-自旋项，具有交错耦合.通过投影出裸半导体的上能带，我们得到了一个有效的低能量无自旋系统从自旋纳米线系统的拓扑制度深。最后，我们建立了Kitaev链和马约拉纳纳米线之间的连接，表明无自旋Kitaev链可以被看作是一阶近似的自旋马约拉纳纳米线深的拓扑制度。
2023-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Control of Majorana Edge Modes by a g-factor Engineered Nanowire Spin Transistor
我们提出了操纵马约拉纳边缘状态通过杂化和自旋电流在纳米线自旋晶体管。自旋晶体管基于异质结构纳米线，该异质结构纳米线包括具有分别形成拓扑和非拓扑区域的大g因子和小g因子的半导体。束缚边缘态的杂化导致自旋电流和$4π$ -周期性扭矩，作为相对磁场角的函数-一种与分数约瑟夫森效应对偶的效应。在磁场几乎为零且自旋沿自旋轨道场方向守恒的非拓扑区域，我们建立了力矩与自旋流之间的关系。角动量转移可以通过灵敏的磁共振力显微镜技术检测。
2013-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Dynamic current susceptibility as a probe of Majorana bound states in nanowire-based Josephson junctions
我们从理论上研究了基于半导体纳米线的约瑟夫森结在随时间变化的磁通偏置下的特性。我们建立了一个通用的密度矩阵方法的Majorana结的动态响应，并计算所得的磁通依赖的磁化率使用微观和有效的低能量描述的纳米线。我们发现，对角分量的磁化率，与动态的马约拉纳州人口，占主导地位的标准久保贡献范围广泛的实验相关参数。对角项，迄今为止未探索的马约拉纳物理学的背景下，允许准确地探测存在的马约拉纳结合态的结。
2017-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Hole-doped semiconductor nanowire on top of an s-wave superconductor: A new and experimentally accessible system for Majorana fermions
马约拉纳费米子是由E.马约拉纳在1935年描述了中微子。最近的研究表明，只要时间反演对称性被阈值以上的外部塞曼场破坏，它们甚至可以在一类电子杂质半导体中实现，在这种半导体上，普通的s波超导性是邻近诱导的。在这里，我们表明，在一个空穴-杂质半导体纳米线的阈值塞曼场马约拉纳费米子可以是非常小的一些魔术值的空穴密度。与电子掺杂系统相比，更小的塞曼场和更强的自旋轨道耦合以及空穴的有效质量允许空穴掺杂系统在当前实验中常规实现的参数制度中支持马约拉纳费米子。
2012-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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
Advantages of using YBCO-Nanowire-YBCO heterostructures in the search for Majorana Fermions
我们提出了一个替代的平台，观察固态系统中的马约拉纳束缚态。高临界温度的铜氧化物超导体可以通过邻近效应在具有强自旋轨道耦合的准一维纳米线中诱导出超导电性。由于大的间隙值，它们有利于更广泛和更强大的条件范围来稳定马约拉纳费米子，并在实验设计中提供新的功能，该实验由Andreev束缚态的不同色散作为相位差的函数来确定。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Hierarchical Majoranas in a Programmable Nanowire Network
我们提出了一个分层的架构，用于建立“逻辑”马约拉纳零模式使用“物理”马约拉纳零模式的半导体纳米线的六边形网络的Y-结。每个Y结包含三个“物理”马约拉纳，当它们靠近放置时会杂交，产生一个接近零能量的有效马约拉纳模式。相邻Y型结上的有效马约拉纳模式的杂交由蜂窝网络的链接上施加的栅极电压控制。这就产生了一个可调的紧束缚模型的有效马约拉纳模式。我们表明，选择的门电压，产生一个凯库勒涡模式的杂交振幅的集合产生一个紧急的“逻辑”马约拉纳零模式绑定到涡核。逻辑马约拉纳的位置可以通过编程门电压值随时间变化来自动调整，\textit{without}移动任何“物理”马约拉纳或关闭任何能隙。支持多个这样的“逻辑”马约拉纳零模式的纳米线网络提供了用于以完全可控的方式执行绝热非阿贝尔编织操作的物理平台。
2019-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Time scales for Majorana manipulation using Coulomb blockade in gate-controlled superconducting nanowires
我们数值计算的低能谱的门控超导拓扑纳米线分割成两个岛，每个约瑟夫森耦合到一个大块超导体。该装置可以容纳两对Majorana束缚态，为Majorana融合规则的检验提供了一个平台。我们分析之间的交叉（i）一个电荷占主导地位的制度，可用于初始化和读出的马约拉纳束缚态，（ii）一个单岛制度占主导地位的岛间马约拉纳耦合，（iii）约瑟夫森等离子体激元制度的大耦合到散装超导体，和（iv）一个制度的四个马约拉纳束缚态允许拓扑保护马约拉纳操纵。从能量谱中，我们得到了最近提出的融合规则测试协议的时间尺度的保守估计[arXiv：1511.05153]。我们还分析了分支纳米线结构的基本马约拉纳编织操作所需的步骤。
2016-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Non-Majorana states yield nearly quantized conductance in superconductor-semiconductor nanowire devices
在InSb纳米线/NbTiN超导体器件中，在零源漏电压偏置下的电导表现出接近于$2e^2/h$的量化值的峰值。近量子化的共振演化的隧道势垒强度，磁场和磁场方向的方式与马约拉纳零模式一致。我们的器件在纳米线的两端具有两个隧道探针，由超导体覆盖的400 nm纳米线段隔开。我们只发现了近量化的零偏置峰定位到一端的纳米线，而电导下降观察到相同的参数上的另一端。这破坏了马约拉纳的解释，因为马约拉纳模式必须成对出现。我们确定状态离域从一端到另一端接近零磁场，并在较高的电子密度，这是不是在基本的马约拉纳制度。我们制定了评估子隙波函数的非局部性的程序，并提供了一个分类的纳米线束缚态的基础上，他们的本地化。
2020-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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 $幅度的微不足道的零偏压电导峰。然而，在这些无序系统中，大多数计算的隧道谱基本上没有表现出显著的特征，这也与当前的实验状态相一致，其中零偏峰仅偶尔在仔细微调的一些样品中被发现。
2021-12-13 cond-mat.mes-hall
How to infer non-Abelian statistics and topological invariants from tunneling conductance properties of realistic Majorana nanowires
我们考虑一个简单的概念性问题，相对于马约拉纳零模式在半导体纳米线：可以测量的非理想值的零偏置电导峰的隧穿实验中被用作一个特性，以预测潜在的拓扑性质的邻近诱导纳米线超导性？特别是，我们定义和计算的拓扑可见性，这是一个变化的拓扑不变量与散射矩阵的系统以及零偏置电导峰高度的隧道测量，在存在耗散加宽，使用现实的纳米线参数连接的拓扑不变量与零偏置隧道电导值。这种耗散加宽存在于（现有的）隧穿测量和（任何未来的）编织实验中，作为有限编织时间的必然结果。拓扑的可见性和电导之间的连接，使我们能够获得现实的编织实验在纳米线的可见性，并得出结论，目前的实验可访问的系统与非理想的零偏置电导峰可能确实表现（具有相当低的可见性）非阿贝尔统计的马约拉纳零模式。在一般情况下，我们发现，大（小）超导能隙（马约拉纳峰分裂）的非阿贝尔编织统计的表现是必不可少的，特别是，零偏置电导值的一半左右的理想量化马约拉纳值应该是足够的实验纳米线的非阿贝尔统计的表现。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall
Suppression of the overlap between Majorana fermions by orbital magnetic effects in semiconducting-superconducting nanowires
我们研究的解析和数值的作用所造成的轨道效应的磁场施加沿轴的半导体Rashba纳米线的拓扑制度托管马约拉纳费米子。我们证明了轨道效应可以有效地考虑在一个一维模型中，通过移动的化学势，从而修改拓扑标准。我们专注于两个马约拉纳费米子在有限的纳米线之间的能量分裂，并发现一个惊人的轨道和塞曼效应之间的相互作用，这种分裂。在强自旋轨道相互作用的限制下，我们发现制度的振荡分裂的幅度保持不变，甚至衰减与增加磁场，在形成鲜明对比的情况下，通常研究的轨道效应的磁场被忽略。这些振荡的周期被发现在许多参数制度几乎是恒定的。
2017-10-04 cond-mat.mes-hall
Electric field tunable superconductor-semiconductor coupling in Majorana nanowires
通过测量InSb半导体纳米线与外延生长的Al超导体耦合的电子输运，研究了外电场对超导体-半导体耦合的影响。我们发现，栅极电压感应电场可以大大修改耦合强度，这对邻近诱导的超导能隙，有效g因子，自旋轨道耦合的后果，都发挥了关键作用，在理解马约拉纳物理。我们进一步表明，由于自旋轨道耦合在一个有限大小的系统中的水平排斥，可以导致看似稳定的零偏置电导峰，模仿的行为马约拉纳零模式。我们的研究结果提高了现实马约拉纳纳米线系统的理解。
2018-06-04 cond-mat.mes-hall
Spin-Orbit Protection of Induced Superconductivity in Majorana Nanowires
自旋-轨道相互作用（SOI）在半导体纳米线与超导体的邻近耦合中产生马约拉纳零模起着关键作用。我们跟踪了在大范围的磁场强度和取向下，耦合到NbTiN超导体的InSb纳米线中的感生超导能隙的演化。基于我们的设备的现实模拟，我们揭示了SOI的强度为0.15-0.35 eV的$\require{mediawiki-texvc}Å$。我们的方法确定了自旋轨道场的方向，这是强烈的超导体的几何形状和静电门的影响。
2019-05-10 cond-mat.mes-hall
Non-Hermiticity stabilized Majorana zero modes in semiconductor-superconductor nanowires
具有非零能量的耦合马约拉纳零模由于附加的动力学相位而通常对非阿贝尔统计有害。然而，我们发现，一个良好连接的铅可以引入一个本地的非厄米耗散项移动的能量的两个耦合马约拉纳模式为零，并令人惊讶地把耦合马约拉纳模式远离铅成一个黑暗的马约拉纳模式与指数小的耗散。这种暗Majorana模克服了部分重叠的Majorana零模的缺点，并具有真正的Majorana零模的性质，如完全的分数约瑟夫森效应和非阿贝尔统计。
2022-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Selective-Area Epitaxy of Bulk-Insulating (Bi$_x$Sb$_{1-x}$)$_2$Te$_3$ Films and Nanowires by Molecular Beam Epitaxy
本文利用分子束外延选区外延技术成功生长体绝缘拓扑绝缘体霍尔条和纳米线，其输运质量与原始衬底上生长的薄膜相当，并在纳米线中观察到量子受限拓扑表面态特有的类阿哈罗诺夫-玻姆磁阻振荡，为可扩展制造复杂拓扑器件奠定基础。
2024-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
