Conductance asymmetry in proximitized magnetic topological insulator junctions with Majorana modes
本文研究了磁性拓扑绝缘体-超导体NSN结中通过Majorana态的电子输运，发现拓扑保护的Majorana模式要求接地电导相对于偏压等分点呈现反对称性。
2023-08-01 cond-mat.mes-hall
Majorana corner modes and flat-band Majorana edge modes in superconductor/topological-insulator/superconductor junctions
本文研究由拓扑绝缘体薄膜隔开两个 s 波超导体构成的二维 Josephson 结，揭示面内 Zeeman 场诱导的零能 Majorana 角模及支持平带 Majorana 边缘模的节点超导相。
2022-09-29 cond-mat.mes-hall
Majorana fermions in topological insulator nanowires: from single superconducting nanowires to Josephson junctions
研究了具有邻近效应的一维拓扑绝缘体（TI）纳米线中Majorana费米子束缚态的特征。计算了单根TI纳米线的相图和能谱，结果表明，当单根TI纳米线中含有0对、1对和2对Majorana费米子时，纳米线可以处于缠绕数为$W=0, \pm 1$和$\pm 2$的拓扑不变相.它还表明，拓扑绕组数，即，可以从由两个TI纳米线制成的约瑟夫森结装置的输运测量中提取TI纳米线中的马约拉纳费米子对的数目，而可以使用超导量子干涉装置（SQUID）设置提取缠绕数目的符号。
2017-03-04 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
Electrically tunable chiral Majorana edge modes in quantum anomalous Hall insulator-topological superconductor systems
从理论上提出了手征Majorana边缘模来进行潜在量子计算的编织操作。在这里，我们提出了一个计划，以调节基于量子反常霍尔绝缘体（QAHI）拓扑超导体异质结的手征马约拉纳费米子的轨迹。施加外部栅极电压的QAHI区域引入了一个动态的阶段，使传出的马约拉纳费米子可以显着地调整到不同的引线。的轨迹进行了机械分析和电气操纵表示的振荡传输系数与栅极电压。通过器件的优化，电导同样可以检测到周期性振荡，这意味着手性马约拉纳边缘模式的实验控制。此外，这种对无序具有鲁棒性的振荡周期也为观察QAHI边缘模的能量色散关系提供了一种可行的方法。此外，电导的振荡行为可以作为手征马约拉纳费米子存在的确凿证据，这可以通过实验得到证实。
2019-12-07 cond-mat.mes-hall
Majorana state on the surface of a disordered 3D topological insulator
我们研究了在无序存在下三维拓扑绝缘体表面上捕获无核涡旋的“反点”中的低电子能级。表面覆盖有超导膜，该超导膜具有大于相干长度的尺寸为R的孔，其通过邻近效应诱导超导性。空穴内部的电子态谱对无序很敏感，然而，系统的拓扑性质在零能量下产生了一个鲁棒的Majorana束缚态。我们采用超对称西格玛模型方法计算了具有能量和空间分辨率的亚能隙态密度。进入空穴区的隧穿对Majorana能级敏感，并在零能量下表现出共振Andreev反射。
2012-05-18 cond-mat.mes-hall
Electrostatic gating and the interference of chiral Majoranas in thin slabs of magnetic topological insulators
Institute for Cross-Disciplinary Physics and Complex Systems IFISC (CSIC-UIB)（跨学科物理与复杂系统研究所）；Department of Physics, University of the Balearic Islands（巴利阿里大学物理系）
研究通过静电门控调控磁性拓扑绝缘体薄板中手性马约拉纳的干涉，揭示了电导特性与马约拉纳模式的关联。
2025-08-23 cond-mat.mes-hall
Kramers pairs of Majorana corner states in a topological insulator bilayer
我们考虑了一个由两个隧道耦合的二维拓扑绝缘体组成的系统，该绝缘体被一个顶部和底部超导体近似，它们之间的相位差为$π$。我们表明，该系统具有时间反演不变的二阶拓扑超导相，其特征在于在所有四个角的矩形样品的Kramers对马约拉纳角状态的存在。此外，我们研究了弱时间反演对称性破缺微扰的影响，并表明，在平面塞曼场导致一个更丰富的相图，表现出两个非等价的阶段，每个角落有两个马约拉纳角状态，以及一个中间阶段，每个角落只有一个马约拉纳角状态。我们从描述我们系统的连续模型中解析得出我们的结果。此外，我们还提供了独立的数值确认所产生的阶段，使用离散化的晶格表示的模型，这使我们能够证明的鲁棒性的拓扑相位和马约拉纳角状态对参数变化和潜在的混乱。
2020-11-12 cond-mat.mes-hall
Robust Majorana bound states in magnetic topological insulator nanoribbons with fragile chiral edge channels
该研究模拟约100 nm宽、带超导覆盖层的磁性拓扑绝缘体纳米带中的无序效应，证明 Majorana 束缚态比脆弱的弹道手性边缘通道更抗无序。
2024-01-23 cond-mat.mes-hall
Multiple chiral Majorana states in proximitized magnetic topological insulator heterostructures
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC), Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学凝聚态物理中心（IFIMAC））；Instituto de Estructura de la Materia IEM-CSIC（CSIC物质结构研究所）；Instituto Nicolás Cabrera, Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学尼古拉斯·卡布雷拉研究所）
该研究在三维扩展Bernevig-Hughes-Zhang框架下，证实磁性掺杂拓扑异质结构可产生多重手性马约拉纳模式，推导了相关解析判据，为拓扑量子计算提供了有前景的平台。
2026-09-02 cond-mat.mes-hall
Chiral detection of Majorana bound states at the edge of a quantum spin Hall insulator
提出了一种由超导近似的量子自旋霍尔（QSH）绝缘体和量子反常霍尔（QAH）绝缘体组成的混合结构，用于手征电子注入到马约拉纳束缚态（MBS）中.一个未开发的区域的相空间涉及交换场诱导的螺旋边缘状态的提升，然后提出了检测的MBS。我们提出的设置的2-D输运模拟相比，相应的设置在没有QAH区域，当包括适度的无序和一个小的，但有限的批量面外磁场和Rashba场。这两个结果之间的显着对比表明，在我们提出的设置中，MBS检测的障碍诱导的掩蔽的前所未有的免疫力的可能性。
2022-03-24 cond-mat.mes-hall
Refined Majorana phase diagram in topological insulator-superconductor hybrid system
该研究针对拓扑绝缘体-超导体混合体系，通过引入依赖表面能隙的二阶近邻效应配对项，重新绘制了马约拉纳相图，发现与先前假设配对强度恒定导致的锥形相边界存在显著差异。
2023-03-26 cond-mat.mes-hall
Majorana corner and hinge modes in second-order topological insulator-superconductor heterostructures
拓扑绝缘体（量子反常霍尔绝缘体）/超导体（SC）异质结构作为Majorana模的平台，在过去的十年里引起了人们极大的关注。这里我们用它的高阶对应物代替拓扑绝缘体。具体地说，我们考虑二阶拓扑绝缘体（SOTI）没有时间反演对称性和调查SOTI/SC异质结构在二维和三维。值得注意的是，我们发现，这种新颖的异质结构提供自然实现的二阶拓扑超导体（SOTSCs）主机马约拉纳角模式在二维和手性马约拉纳铰链模式在三维空间。由于SOTSCs的实现既不需要特殊的配对，也不需要磁场，因此这种SOTI/SC异质结构是Majorana模的杰出平台，并可能具有广泛的应用前景。
2019-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Stabilization of Majorana modes in vortices in the superconducting phase of topological insulators using topologically trivial bands
如果通过邻近效应在拓扑绝缘体的金属表面态中诱导超导性，则Majorana模将被捕获在涡核上。相同的效应适用于掺杂的拓扑绝缘体，只要掺杂不超过临界值$ μ^{\pm}_c.$，其就成为体s波超导体。正是在该临界化学势下，材料忘记了它是由带反转的拓扑绝缘体产生的;它失去了它的拓扑\emph{imprint.}对于最常见的拓扑绝缘体类，其可以用最小的4带狄拉克模型来建模，因此可以容易地计算$μ^{\pm}_c$的值，但是对于具有更复杂的电子结构的材料，例如HgTe或ScPtBi，结果是未知的。我们表明，由于与一个额外的Kramers对拓扑平凡的频带的碲汞类电子结构（其中包括三元Heusler化合物）的拓扑印记的杂交，可以广泛地扩展为p型掺杂。作为一个实际的结果，我们认为这种杂交的影响范围内的掺杂马约拉纳模式将被绑定到超导拓扑绝缘体的涡旋，并表明，该范围是强烈扩展的p型掺杂，并减少了n型掺杂。这使得其他拓扑现象可能在更宽的掺杂范围内稳定的可能性成为可能。
2012-10-19 cond-mat.mes-hall
Anomalous Josephson current via Majorana bound states in topological insulators
我们提出了一个涉及马约拉纳束缚态（MBS）托管的三维拓扑绝缘体（TI）的超导表面上的涡旋的设置。我们考虑一个狭窄的通道钻在TI板的两侧覆盖的s波超导体。当涡旋钉扎在超导沟道上时，它就像一条弹道纳米线连接超导表面，一对MBS位于其中，MBS的能量与超导表面之间的π相位差π具有4π周期关系。这导致电流-相位关系中出现一个异常项I_a（），即沿超导表面之间通道流动的超电流。我们计算了4π周期函数I_a（λ）的形状，以及它的振幅与温度和系统参数的关系。
2010-12-02 cond-mat.mes-hall
Superconducting proximity effect and Majorana fermions at the surface of a topological insulator
研究了s波超导体与强拓扑绝缘体表面态之间的邻近效应。所得的二维态类似于无自旋的p_x+ip_y超导体，但不破坏时间反演对称性。这种状态支持马约拉纳束缚态的旋涡。我们表明，由拓扑绝缘体介导的超导体之间的线性结形成一个非手性1维线的马约拉纳费米子，从这些结形成的电路提供了一种方法，用于创建，操纵和融合马约拉纳束缚态。
2008-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological stability of Majorana zero-modes in superconductor-topological insulator systems
本文导出了二维和三维超导体-拓扑绝缘体系统中零能Majorana费米子模的指数定理，该定理适用于具有手征对称性和粒子-空穴对称性的模型.对于更一般的模型没有手征对称性，我们建议马约拉纳零模式分类的Z $_2$。
2010-01-29 cond-mat.mes-hall hep-th
Novel Majorana mode and magnetoresistance in ferromagnetic superconducting topological insulator
在拓扑绝缘体的潜在应用中，我们从理论上研究了邻近感生铁磁性和超导性共存对三维拓扑绝缘体表面态的影响，其中铁磁序的磁化对超导电子空穴激发有显著影响.研究发现，作为TI F/S结构的一个已被证实的特征，Majorana模能量沿界面敏感地依赖于FS区磁化强度$m_{zfs}$的大小，垂直入射时其斜率较陡且无变化。由于超导能隙由因子$η(m_{zfs})$重整化，因此Andreev反射或多或少地被抑制，并且特别地，所产生的子能隙隧穿电导对FS和F区域中的磁化强度的大小更敏感。此外，在N/F/FS结中，由于磁化强度$m_{zf}$和$m_{zfs}$的反平行结构，产生了一种有趣的现象，这种现象可以通过调节FS区的磁化强度来控制和减小.
2017-01-28 cond-mat.mes-hall
Helical Dirac-Majorana interferometer in a superconductor-topological insulator sandwich structure
在拓扑绝缘体与两个s波超导体构成的异质结构中，当两个s波超导体形成具有π相移的约瑟夫森结时，存在具有螺旋Majorana边缘模的时反不变性拓扑超导相.基于这样的异质结构，螺旋Dirac-Majorana干涉仪被提出来直接测量螺旋Majorana模式的独特输运特征。此外，我们设想如何在现有材料如Bi 2 Se 3或Bi 2 Te 3薄膜的基础上实现我们的提议。
2011-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous Supercurrent from Majorana States in Topological Insulator Josephson Junctions
我们提出了一种基于拓扑绝缘体（TI）薄膜的约瑟夫森结装置来检测Majorana态，该装置利用了TI表面态独特的螺旋和扩展性质。当通过结的磁通量接近于磁通量量子的整数时，存在于膜的两个表面上的马约拉纳态通过在结的边缘处杂化而在电流-相位关系中产生窄峰-谷结构。此外，马约拉纳态对约瑟夫森电流的最大贡献取（几乎）普适值，近似等于单个量子通道的超电流容量。这些特征提供了完全基于超电流的马约拉纳状态的特征签名。
2013-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Transport in magnetic-topological-insulator nanoribbons containing multiple superconductor-proximitized sectors
Institute for Cross-Disciplinary Physics and Complex Systems IFISC (CSIC-UIB)（交叉物理与复杂系统研究所）；Department of Physics, University of the Balearic Islands（巴利阿里大学物理系）
研究含多个超导体近邻化扇区的磁性拓扑绝缘体纳米带输运，关注单手性马约拉纳费米子，通过控制配对复相位调控其电和热干涉，预测交流马约拉纳效应，还指出特定三终端结可作马约拉纳路由器。
2026-07-14 cond-mat.mes-hall
Controllable Majorana fermions on domain walls of a magnetic topological insulator
我们提出在磁性拓扑绝缘体与常规$s$波超导体耦合的磁畴壁条纹上实现一维手征拓扑超导态。局域化的马约拉纳零模可以通过磁力显微术的磁畴写入以可重构的方式构造。该方案可进一步推广到超导自旋螺旋Dirac表面态畴壁处的Majorana零模，并可应用于FeTe $_{0.5}$ Se $_{0.5}$表面上的二维时反不变拓扑超导体.
2018-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Robust and fragile Majorana bound states in proximitized topological insulator nanoribbons
拓扑绝缘体（TI）纳米带具有邻近诱导超导电性，是制备Majorana束缚态（MBS）的一个很有前途的平台。在这项工作中，我们考虑了一个详细的建模方法与超导体通过其顶面，这会导致一个超导能隙在其表面态谱中的TI nanoriginal接触。该系统显示了丰富的相图，具有不同数量的端部局部MBS作为化学势和磁通量的函数，穿透带的截面。考虑到静电无序，这些MBS可以是坚固的或脆弱的。我们模拟隧道光谱设置，以探测不同的拓扑相的顶部接近TI纳米带。我们的模拟结果表明，一个top-proximitized TI nanoriginal是理想的适合于实现完全带隙拓扑超导，特别是当费米能级被钉扎在狄拉克点附近。在这种情况下，该设置产生一对MBS，在邻近带的相对端处很好地分离，这产生了鲁棒的量化零偏置电导峰。
2023-02-22 cond-mat.mes-hall
Dominant Majorana bound energy and critical current enhancement in ferromagnetic-superconducting topological insulator
在拓扑绝缘体的潜在应用中，我们从理论上研究了三维拓扑绝缘体表面态中邻近诱导铁磁序和超导序的共存。铁磁体诱导的磁序对超导电子空穴激发有重要影响。一方面，拓扑绝缘体的表面态在时间反演对称性的保护下产生自旋三重态，另一方面，磁序导致有效超导能隙重正化。我们发现沿铁磁体/超导体界面的Majorana模能量敏感地依赖于超导体区域的磁化强度$m_{zfs}$的大小，并且其在垂直入射附近的斜率很陡，对$m_{zfs}$的依赖性很低.超导有效带隙用一个因子$η(m_{zfs})$重整化，铁磁-超导体/铁磁/铁磁-超导体（FS/F/FS）约瑟夫森结的Andreev束缚态对FS和F区的磁化强度更敏感。特别是，我们表明，$m_{zfs}$的存在下有一个显着的影响，在Andreev束缚态，这发生在有限的入射角的间隙开放。这直接导致零能量Andreev态占主导地位。通过引入FS电子-空穴态相应的Dirac旋量的适当形式，我们发现通过引入$m_{zfs}$，Josephson超流得到增强，并呈现出几乎突变的交叉曲线，主要是零能的Majorana束缚态.
2017-01-28 cond-mat.mes-hall
Engineering of many-body Majorana states in a topological insulator/s-wave superconductor heterostructure
我们研究了具有邻近诱导超导性的拓扑绝缘体薄膜中的涡旋链--一个很有前途的实现马约拉纳零模（MZMs）的平台--通过将其建模为两条腿的马约拉纳阶梯。虽然每对MZM杂交通过涡旋隧穿，我们在此表明，MZM可以稳定的梯子的两端与存在的倾斜外部磁场和四马约拉纳相互作用。通过控制磁场的方向和样品的厚度，得到了较好的相图。我们揭示了多体Majorana状态和相互作用诱导的拓扑相变，并确定平凡超导和公度/非公度电荷密度波状态的相图。
2017-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Detection of Majorana zero modes bound to Josephson vortices in planar superconductor-topological insulator-superconductor junctions
该研究探讨S-TI-S约瑟夫森结中约瑟夫森涡旋束缚的马约拉纳零模探测，通过计算超导电流密度指出Fraunhofer特征不足以可靠探测MZMs，并提出结合扫描隧道显微镜和微波谱分析两种补充方法以进一步验证MZMs的存在。
2025-06-25 cond-mat.mes-hall
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
Topological Larkin-Ovchinnikov phase and Majorana zero mode chain in bilayer superconducting topological insulator films
我们从理论上研究了双层超导拓扑绝缘体薄膜，其中顶面态和底面态都具有超导电性。我们发现，一个平面内的磁场可以驱动系统进入拉金Ovchinnikov（LO）相，在那里的电子与有限的动量配对。LO相位是拓扑非平凡的，其特征在于由Z2拓扑不变量，导致沿垂直于面内磁场的边缘的马约拉纳零模式链。
2017-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana edge modes of topological exciton condensate with superconductors
研究了强拓扑绝缘体两平行表面间库仑相互作用形成的拓扑激子凝聚体的边缘态。当凝聚体与两个表面上有π相移的超导体接触时，一对反向传播的马约拉纳模关闭了边界处的间隙。我提出了一个纳米结构的拓扑绝缘体和超导体系统，以实现不成对的马约拉纳费米子。马约拉纳信号可以用来检测拓扑激子凝聚体的形成。相关的实验签名以及相关系统的影响进行了讨论。
2012-04-04 cond-mat.mes-hall
Probing Neutral Majorana Fermion Edge Modes with Charge Transport
我们提出了两个实验来探测发生在超导体和沉积在拓扑绝缘体表面上的磁体之间的结处的马约拉纳费米子边缘态。在磁畴壁上将两个马约拉纳费米子组合成一个狄拉克费米子，可以用电荷输运来探测中性马约拉纳费米子。我们将讨论一种新的马约拉纳费米子干涉仪，它探测它们的Z_2相位。这种设置还允许中性马约拉纳费米子通过点接触的传输被测量。我们介绍了一个点接触形成的超导结，并表明其传输可以控制的相位差跨越结。我们用最近发现的拓扑绝缘体Bi_2Se_3讨论了这些实验的可行性。
2009-03-13 cond-mat.mes-hall
Creating Majorana modes from segmented Fermi surface
我们提出了一个在面内塞曼场作用下从自旋螺旋系统中的二维无带隙超导态制备Majorana束缚态的新平台。拓扑1D通道是由准粒子通过Andreev反射从周围的完全带隙的超导区域的量子限制。我们的建议可以通过在近似的3D拓扑绝缘体上使用磁性绝缘体的窄条来实现。这种设置具有关键的优点，包括：小塞曼场，不需要微调的化学势，去除低能量有害状态，和大的可达到的拓扑间隙。
2020-06-11 cond-mat.mes-hall
Piecewise-terminated spherical topological insulator as a virtual breadboard for Majorana circuitry
我们考虑了球形拓扑绝缘体的表面态，该绝缘体在球形表面的不同区域被超导性或铁磁性分段终止。这种终止分别通过破坏U（1）粒子数对称性或时间反演对称性来间隙表面态。不同终止的表面区域之间的接口和trijunctions可以主机的传播和绑定马约拉纳模式，和有限大小的球形系统，使其易于通过精确对角化的Bogoliubov-de Gennes哈密顿截断希尔伯特空间内的数值分析。因此，创造性的终止模式允许一个原型的各种马约拉纳电路，计算能量谱和绘制本征函数的球面。我们开发了这种方法的计算框架，建立一个虚拟的试验板马约拉纳电路，并将其应用到电路的利益，包括马约拉纳模拟马赫-曾德尔干涉仪。
2018-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Strain induced spin vortex and Majorana Kramer's pairs in doped topological insulators with nematic superconductivity
利用Ginzburg-Landau方法，我们证明了超导体的应变可以产生一个特定的涡旋。在掺杂的拓扑绝缘体的情况下，涡旋形成自旋涡旋。我们发现两种类型的拓扑结构不同的自旋涡旋，要么增强（I型）或抑制（II型）超导远离涡核。本文应用Bogoliubov-de Geunnes方程研究了具有自旋涡旋的超导体中的电子态。我们发现，在第一类涡旋的情况下，零能态是本地化的涡核附近。这些状态可以被识别为Majorana Kramer对。在第二类涡旋的情况下，零能态形成马约拉纳平坦带。因此，我们建立了一个非平凡的应变和马约拉纳费米子在掺杂拓扑绝缘体的超导性。
2022-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Towards searching for Majorana fermions in topological insulator nanowires
发展一种门可调、可扩展、拓扑可保护的超电流量子比特并将其集成到量子线路中对于量子信息技术和拓扑现象领域的应用至关重要。在这里，我们建议，纳米混合超导晶体管，超导量子类似物的晶体管，由拓扑绝缘体纳米线将是一个有前途的平台，前所未有的控制超电流的大小和电流相位关系，通过施加电压的栅极电极。我们相信，我们的实验设计将有助于探测拓扑绝缘体纳米线中的Majorana态，并建立拓扑超流量子比特的固态平台。
2019-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Minimal circuit for a flux-controlled Majorana qubit in a quantum spin-Hall insulator
我们构造了一个最小的电路，基于顶部transmon设计，在二维拓扑绝缘体的边缘旋转由四个Majorana零模形成的量子比特。与编织操作不同，一般旋转没有拓扑保护，但它们确实允许完整表征马约拉纳量子比特的相干时间。旋转由通过库珀对盒中的一对分裂的约瑟夫森结的通量的变化来控制，而不需要调节栅极电压。马约拉纳量子比特的拉比振荡可以通过包围库珀对盒的微波腔的谐振频率的振荡来监测。
2014-07-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electron Teleportation via Majorana Bound States in a Mesoscopic Superconductor
超导体中的零能马约拉纳束缚态被认为是拓扑量子计算机的潜在构建块，因为量子信息可以编码在一对{ \it空间分离}马约拉纳束缚态的费米子占据中。然而，尽管密集的理论努力，非本地签名的马约拉纳绑定状态尚未发现在电荷输运。在这项工作中，我们预测了一个惊人的非局域相位相干电子转移过程凭借隧道进出一对马约拉纳束缚态。这种隐形传态现象只存在于介观超导体中，因为一个非常重要但以前被忽视的充电能量。我们提出了一个实验装置来检测超导体/量子自旋霍尔绝缘体/磁绝缘体混合系统中的这种现象。
2010-01-20 cond-mat.mes-hall
Electrically detected interferometry of Majorana fermions in a topological insulator
我们展示了如何手征狄拉克费米子（一个无质量的电子或空穴）可以转换成一对中性手征马约拉纳费米子（一个粒子等于自己的反粒子）。这两种类型的费米子存在于拓扑绝缘体的金属表面上，分别位于磁畴壁和磁体-超导体界面处。马约拉纳费米子的干涉测量是拓扑量子计算中的一个关键操作，但由于这些粒子不带电荷，检测是有问题的。Dirac-Majorana转换器能够实现干涉信号的电检测。
2009-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Majorana corner states in a two-dimensional magnetic topological insulator on a high-temperature superconductor
传统的$n$维拓扑超导体（TSC）具有受保护的无带隙$(n - 1)$维边界态.与此相反，二阶TSC的特征在于拓扑保护的无间隙$(n - 2)$维状态与通常的间隙$(n - 1)$ -边界。在这里，我们研究了一个二维（2D）的磁性拓扑绝缘体（TI）的邻近耦合到一个高温超导体，其中马约拉纳束缚态（MBS）是本地化的角落一个正方形的带隙的边缘模式的样品的二阶TSC。由于这里考虑的混合系统的镜像对称性，有两个MBS在每个角落的两种情况下：d波和$s_{\pm}$波超导配对。我们提出了相应的拓扑相图的磁交换相互作用和配对振幅的作用。详细的分析，基于边缘理论，揭示了起源的存在MBSs的角落的2D样品，这是由于狄拉克质量的符号变化出现在任何两个相邻的边缘的交叉点，由于配对对称性。可能的实验实现进行了讨论。我们的建议提供了一个有前途的平台，实现MBS和执行可能的非阿贝尔编织在2D系统。
2018-12-14 cond-mat.mes-hall
Helical Majorana edge mode in a superconducting antiferromagnetic quantum spin Hall insulator
二维时间反演对称拓扑超导体是一个边缘具有螺旋Majorana模的完全能隙系统。这种螺旋马约拉纳边缘模式（HMEM），这是一个克雷默对两个手性马约拉纳边缘模式在相反的传播方向，是强大的时间反演对称性保护。通过研究超导反铁磁量子自旋霍尔绝缘体，我们提出了一种可行的装置和可获得的测量方法，为HMEM的实现提供了初步的步骤。由于这种反铁磁拓扑绝缘体具有螺旋电子边缘模式并保持有效的时间反转对称性，这是时间反转对称性和晶体对称性的组合，因此传统s波超导配对的邻近效应可以直接诱导单个HMEM。我们进一步表明，HMEM导致观察到的$e^2/h$电导，这种量化的电导生存，即使在存在小的破坏性障碍。
2018-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological phase transition induced by Zeeman field in topological insulator/superconductor heterostructure
研究了磁场中具有Abrikosov涡旋的拓扑绝缘体-超导体异质结。大的塞曼场引起系统的拓扑相变。我们发现，在第一陈数为零的相位中，在涡核处存在马约拉纳费米子，而在第一陈数为非平凡的相位中，不存在马约拉纳费米子。这一结果得到了指数定理的支持。这个系统提供了一个例子，其中一个马约拉纳费米子出现在一个系统的第一陈数为零。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall
Majorana Fermions in Proximity-coupled Topological Insulator Nanowires
一个拓扑绝缘体纳米线，邻近耦合到一个普通的体s波超导体和受到纵向施加的磁场，实现了一个一维拓扑超导体与未成对的马约拉纳费米子定位在两端。这种情况发生在广泛的条件下，并且构成了在固态系统中最容易实现的难以捉摸的马约拉纳粒子的物理实现。
2011-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Proposal for the detection and braiding of Majorana fermions in a quantum spin Hall insulator
我们展示了如何通过在量子自旋霍尔绝缘体（如InAs/GaSb量子阱）的边缘处的栅电极来创建与超导体具有弹道单沟道点接触的量子点。一个弱的垂直磁场可以捕获马约拉纳零模，因此在栅电压平均微分电导<dI/dV>中可以观察到它在（2/3π^2 - 4）e^2/h背景之上的一个4e^2/h零偏压峰。一维的边缘不允许马约拉纳费米子对的编织，但这个障碍可以通过在收缩处耦合相对的边缘来克服，从而可以证明非阿贝尔统计。
2013-04-05 cond-mat.mes-hall 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
Majorana fermions at the edge of superconducting islands
研究了磁场中位于拓扑绝缘体表面的超导岛边缘的电子态的性质。在这样的系统中，如果岛上有奇数个涡旋（或奇数个多涡旋），马约拉纳费米子就会出现;否则，就不存在马约拉纳态。马约拉纳状态成对出现：一个状态位于涡核附近，另一个位于岛屿边缘。我们详细分析了鲁棒性的马约拉纳费米子在岛的边缘线程由一个单一的漩涡。在优化系统参数的情况下，Majorana费米子与第一激发态之间的能隙为拓扑绝缘体表面诱导的超导能隙的量级。马约拉纳费米子状态的稳定性对栅极电压的变化和它的灵敏度的磁场允许一个区分实验边缘马约拉纳费米子从传统的狄拉克费米子。
2015-09-11 cond-mat.mes-hall
Gate controlled Majorana Zero Modes on 2D heterostructures
半整数电导，签名的马约拉纳边缘模式，最近已被观察到的量子反常霍尔绝缘体/超导体异质结构。本文分析了薄膜拓扑超导体中Majorana零模简并基态的门控可调控制方案。选通薄膜磁性拓扑绝缘体的顶表面控制栅极下方区域中的拓扑相位。转换的电压取决于栅极宽度，较窄的栅极需要较大的电压。需要微米量级的相对长的栅极，以防止末端模式的混合，并允许在低栅极电压下产生MZM。向T形和I形栅极施加电压将马约拉纳定位在它们的末端。该方案为实现拓扑量子计算中的量子门提供了一种简便的方法。
2018-07-08 cond-mat.mes-hall
Chirality inversion of Majorana edge modes in a Fu-Kane heterostructure
Fu和Kane发现具有诱导s波超导性的拓扑绝缘体（间隙$Δ_0$、费米速度$v_{\rm F}$、费米能量$μ$）支持手性Majorana模在具有磁性绝缘体的表面上沿着边缘传播。我们证明了当边界上的库珀对动量超过$Δ_0^2/μv_{\rm F}$时，超电流的逆流可以使Majorana费米子的运动方向反转。的手征反转的信号由平行于超电流的通道的热导的加倍。此外，反转的边缘可以传输非零电流，由狄拉克模式携带，当马约拉纳模式切换手性时出现。手征反转是有自旋拓扑超导体中马约拉纳费米子的一个独特特征：它不存在于无自旋手征p波配对中。
2021-05-18 cond-mat.mes-hall
Majorana mode in vortex core of Bi2Te3/NbSe2 topological insulator-superconductor heterostructure
近年来，马约拉纳费米子因其对基础科学和拓扑量子计算中的潜在应用的重要性而受到广泛研究。马约拉纳费米子被预测存在于超导拓扑绝缘体的涡核中3。然而，由于马约拉纳费米子与其他准粒子态之间的能量差异很小，这超出了大多数现有技术的能量分辨率，因此很难在实验上将它们与其他准粒子态区分开来。在这里，我们克服了这个问题，通过系统地调查的空间轮廓的Majorana模式和绑定准粒子状态内的涡旋Bi 2 Te 3/NbSe 2。虽然在传统超导体中，局部电导的零偏置峰正好从涡旋中心分裂，但在Bi 2 Te 3/NbSe 2中，它在距离涡旋中心约20 nm的有限距离处分裂，主要是由于马约拉纳费米子零模式。虽然通过减小涡旋之间的距离来破坏马约拉纳模式，但零偏置峰再次分裂为常规超导体。这项工作为马约拉纳费米子的存在提供了强有力的证据，也为操纵它们提供了可能的途径。
2013-12-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Manipulation of Majorana fermion, Andreev reflection and Josephson current on topological insulators
本文从理论上研究了三维拓扑绝缘体（TI）表面形成的正常金属（N）/铁磁绝缘体（FI）/超导体（S）结和S/FI/S结的电荷输运性质，其中FI/S界面存在手征Majorana模（CMM）。我们发现N/FI/S和S/FI/S结中产生的CMM对FI区的磁化方向${\bm m}$有非常敏感的控制作用。特别地，S/FI/S结中约瑟夫森电流的电流-相位关系具有既不为0也不为$π$的相移，它可以通过垂直于界面的${\bm m}$分量连续调谐。
2009-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Josephson junction of finite-size superconductors on a topological insulator under a magnetic field
理论研究了在磁场作用下，两个有限尺寸$s$波SC在拓扑绝缘体上形成的约瑟夫森结。在某些条件下，结主机的手征马约拉纳模式包围两个有限大小的SC。扩展的手征Majorana模与结内态的相互作用可以导致非平凡的拓扑效应，如文献[1]中预测的$2n π$分数AC约瑟夫森效应。\cite{ChoiSim}我们表明，$2n π$分数交流约瑟夫森效应可以发生在一个现实的情况下，如存在的midgap状态，而不需要微调的结的参数。我们还发现，在很宽的交流偏压范围内，Shapiro尖峰结都呈现出丰富的结构，这有利于$2n π$分数交流约瑟夫森效应的实验验证.此外，我们还讨论了如何通过测量约瑟夫森电流来观察编织结的马约拉纳费米子的操作的非对易性。最后，我们研究了结的状态演变时，结主机从$2n π$分数AC约瑟夫森效应的情况下，不同数量的马约拉纳零模。
2019-08-29 cond-mat.mes-hall
Helical Majorana fermions at the interface of Weyl semimetal and d-wave superconductor: Application to Iridates and high-Tc Cuprates
在自旋三重态超导体中，半量子涡旋核内存在马约拉纳束缚态。尽管付出了巨大的努力，它们还没有在任何自旋三重态超导体候选材料中被发现。在拓扑绝缘体的成功之后，人们又提出了另一条获得Majorana费米子的途径：s波超导体和具有强自旋轨道耦合的拓扑绝缘体或半金属的异质结构提供了一个有效的无自旋$p+ip$配对，它支持了单个涡旋中的Majorana束缚态。这一理论观测激发了实验和理论界寻找马约拉纳费米子，最近有报道称在一维线的末端存在一个局域马约拉纳态。本文研究了外尔半金属与d波超导体的二维界面，它促进了一对螺旋状的Majorana费米子沿界面边缘的传播。我们认为，铱氧化物层IrO $_2$归类为二维Weyl半金属在高温铜氧化物附近将是一个最好的例子，探索这些螺旋马约拉纳模式。
2017-08-31 cond-mat.mes-hall
Double Majorana vortex zero modes in superconducting topological crystalline insulators with surface rotation anomaly
已知时间反演和$n$ -折叠旋转对称性（$n=2,4,6$）的相互作用由于表面旋转异常而产生具有$n$表面狄拉克锥的一类新的拓扑晶体绝缘体（TCI）。结果表明，这些TCIs表面的邻近诱导$s$波超导性产生了一个拓扑超导相，其中两个Majorana零模被束缚在一个涡旋上，并且$n$ -折叠旋转对称性（$n=2,4,6$）丰富了超导涡旋的拓扑分类，从$\mathbb{Z}_2$到$\mathbb{Z}_2\times\mathbb{Z}_2$ .利用具有$s$波超导性和二重旋转对称性的三维高自旋拓扑绝缘体模型，我们证明了随着化学势的增加，涡旋一端的Majorana零模数通过两个拓扑涡旋相变而变化为$2\to1\to0$.此外，我们发现，额外的磁镜对称性进一步增强了拓扑分类为$\mathbb{Z} \times \mathbb{Z}$
2020-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Disorder-induced subgap states and Majorana zero-energy edge modes in two-dimensional topological insulator-superconductor hybrid structures
与普遍认为的在二维拓扑绝缘体（TI）-超导体（SC）混合结构中作为束缚边态存在的Majorana零能模不受安德森定理的非磁性静态无序的影响相反，我们表明，这种对无序的保护并不存在于现实的多通道TI/SC/铁磁绝缘体（FI）三明治结构的实验相关性，因为时间-反转对称性在端Majorana模（MM）所在的SC/FI界面处被明确地局部破坏。我们发现，虽然MM本身和TI内的\emph{bulk}拓扑超导相确实普遍受到保护，不受无序，无序诱导的亚能隙状态一般在TI边缘引入由于FI/SC接口的存在，只要多个边缘通道被占用。我们讨论的影响，发现在现实的TI/SC/FI实验系统的边缘MM的检测和操作。
2014-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Optimizing proximitized magnetic topological insulator nanoribbons for Majorana bound states
Peter Grünberg Institute (PGI-9), Forschungszentrum Jülich（彼得·格林伯格研究所（PGI-9），于利希研究中心）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；University of Luxembourg（卢森堡大学）；Institute for Cross-Disciplinary Physics and Complex Systems IFISC (CSIC-UIB)（跨学科物理与复杂系统研究所 IFISC（西班牙国家研究委员会-巴利阿里群岛大学））；Department of Physics, University of the Balearic Islands（巴利阿里群岛大学物理系）
研究优化近接磁拓扑绝缘体纳米带条件以实现稳健的马约拉纳束缚态。
2025-05-21 cond-mat.mes-hall
Proximity-induced Majorana hinge modes in antiferromagnetic topological insulators
我们提出了一个实现的手征Majorana模式上的铰链的3D反铁磁拓扑绝缘体，这是最近的理论预测和实验证实的tetradymite型$\mathrm{MnBi_2Te_4}$相关的三元chalgogenides的传播。这些材料由铁磁有序的2D层组成，其磁化方向在相邻层之间交替，形成反铁磁有序。除了具有磁隙的表面之外，还存在具有单个狄拉克锥的无隙表面，当邻近耦合到$s$波超导体时，其可以被开隙。在这两种带隙面的共享边上，出现手征Majorana模。我们进一步提出了实验签名的这些Majoana铰链模式的两端电导测量。
2019-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
