Dynamical formation and manipulation of Majorana fermions in driven quantum wires
控制时变驱动场作用下的马约拉纳费米子（MF）的动力学对于实现拓扑量子计算具有重要意义。在这项工作中，我们研究如何有可能动态地产生和维持的拓扑相在一维超导纳米线的哈密顿参数的时间变化后。值得注意的是，我们表明，对于突然淬火的系统永远不能放松对一个国家展示充分发展的MF，独立的初始和最终的哈密顿量。只有对于足够慢的协议，系统的行为才是合理的，并且可以达到拓扑阶段。最后，我们解决的关键问题，如何“绝热”的协议必须是为了操纵MF内的拓扑相，而不恶化其马约拉纳字符。
2012-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Towards dark space stabilization and manipulation in driven dissipative Majorana platforms
我们提出了驱动耗散Majorana平台的稳定和操纵的强大的量子态。对于马约拉纳盒设置，在环境电磁噪声的存在下，并与隧道耦合到量子点，我们表明，时间演化的马约拉纳部门是由Lindblad主方程在一个广泛的参数制度。对于单盒的情况，可以通过调节适当的栅极电压来稳定任意的纯态（“暗态”）。对于具有两个隧道耦合盒的设备，我们概述了如何设计暗空间，即，简并暗态的流形，以及如何稳定容错贝尔态。拟议的基于马约拉纳的暗空间平台依赖于拓扑保护机制和工程驱动耗散系统的自主量子纠错能力的建设性相互作用。一旦一个工作的Majorana平台可用，只需要标准的硬件要求来实现我们的想法。
2020-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Adiabatic manipulations of Majorana fermions in a three-dimensional network of quantum wires
有人提出，局域化的零能量马约拉纳态可以实现在准一维半导体线的二维网络，接近耦合到一个大块超导体。金属丝应该具有强的自旋-轨道耦合和适当的对称性，并且它们的电子应该被强塞曼场部分极化。然后，如果费米能级在适当的范围内，则导线可以处于拓扑超导相，其中马约拉纳状态发生在导线端部和$Y$结处，其中可以连接三个拓扑超导体段。在这里，我们将这些想法推广到考虑三维网络。马约拉纳态的位置可以被操纵，它们的非阿贝尔性质可以通过使用外部门来选择性地耗尽网络的一部分，或者通过物理连接和重新划分导线段来实现。马约拉纳状态也可以通过重新定向的塞曼场的导线段，通过物理旋转的导线几乎任何轴，或通过在邻近耦合超导体的序参量的相位的演变。我们展示了如何跟踪绝热操作过程中的零能量希尔伯特空间的符号变化，通过分别监测每个马约拉纳状态的演变，而不是跟踪所有可能的编织对。这在三维网络的情况下具有概念上的优势，并且如果涉及大量的马约拉纳网站，即使在二维中也可能在计算上有用。
2011-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Poor-man's Majorana edge mode enabled by specular Andreev reflection
本文提出在无磁性绝缘体的三维拓扑绝缘体表面，当费米能级位于狄拉克点时，通过镜面安德烈夫反射可实现螺旋马约拉纳边缘模式，简化结构利于实验观测。
2024-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
High-quality poor man's Majorana bound states from cavity embedding
该工作通过腔耦合控制双位点Kitaev链的甜点条件，利用光子介导相互作用屏蔽内在相互作用，提升穷人马约拉纳束缚态质量，并在腔透射中提供实验检测特征。
2024-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Supercurrent detection and manipulation of topological phase transitions in Shiba-Majorana hybrid systems
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；Technische Universität Braunschweig（布伦瑞克工业大学）；The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging（汉堡超快成像中心）；Universität Hamburg（汉堡大学）；International Research Centre MagTop, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所磁拓扑国际研究中心）；University of Basel（巴塞尔大学）
该研究针对Shiba-Majorana混合系统，提出通过超流探测拓扑非平凡吸附原子系统基态宇称变化的非侵入式方案，揭示临界电流的特征不连续性，验证了结果在有限温度和不同隧穿 regime下的鲁棒性。
2026-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A NOT operation on Majorana qubits with mobilizable solitons in an extended Su-Schrieffer-Heeger model
在拓扑量子计算中，Majorana量子比特与其他量子比特的耦合是信息存储、操作和传输的关键。我们从理论上提出了一种将Majorana量子比特与孤子耦合的方法，这是另一种拓扑杂质，首先在无自旋的Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型中进行了研究。我们提出了一种在互补孤子通过异质结构时对Majorana量子比特进行非操作的方法。基于这两个拓扑杂质，该操作对局部无序是鲁棒的。此外，我们还发现，由于超导邻近引起的规范不变性的破坏，孤子可能携带小数电荷而不是分数电荷$1/2$。
2014-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Floquet poor man's Majorana fermions in double quantum dots
我们考虑了一个由两个量子点组成的系统，在周期性变化的电场或磁场的存在下，由一个s波超导体连接。Floquet理论表明，在高频区可能存在Floquet穷人的马约拉纳费米子（FPMMFs），这取决于施加到两个点的外场之间的相位差。数值结果证实了这一预期，并发现另外很多FPMMF在低频区域。FPMMF的生存非零能级的两个点和他们的相互作用，虽然他们出现的频率变化，因此可能是一个有前途的候选人在实验中检测。
2014-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Manipulation of collective spin correlations in semiconductors with polarization squeezed vacuum
计算了两带系统中从偏振纠缠光子到多电子态集体自旋的关联转移率。结果表明，当半导体从双模压缩真空中吸收光子对时，不同准动量的激发电子对的自旋与某些四阶电子-光子过程相关。光的量子斯托克斯矢量的不同分布导致集体自旋关联的增强或减小，这取决于分布的对称性。我们发现，随着光场压缩的非经典化，自旋关联呈现出一个交叉，从正的$\sim N^2$（$N$是平均光子数）标度，为负的$\sim N$标度，即使当$N$不小。负自旋相关意味着在光生态中自旋单线态占优势。本文讨论了在稳态组态下法拉第旋转涨落谱和激发密度的联合测量中测量集体自旋关联的可能性。
2006-10-26 cond-mat.mes-hall
Coherent manipulation of a Majorana qubit by a mechanical resonator
我们提出了一个混合系统组成的马约拉纳量子比特和纳米机械谐振器，实现了自旋轨道耦合超导纳米线，使用一组静态和振荡铁磁门。铁磁门在纳米线中诱导马约拉纳束缚态，其杂化并构成马约拉纳量子比特。由于这些门之一的振荡，马约拉纳量子比特可以相干旋转。通过调节栅极电压来调制局部自旋轨道耦合，可以达到量子位振荡器系统的共振，以获得相对较强的耦合。
2015-08-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Majorana fermions manifested as interface-states in semiconductor hybrid structures
出于最近的建议产生的马约拉纳费米子在半导体混合结构，我们研究这种激发可能的实验指纹。而以前的工作主要集中在零能量状态的涡核在这种情况下，我们证明了分析的另一种途径来检测半导体混合结构中的马约拉纳激发：界面结合态，可以直接通过电导光谱或STM测量探测。我们估计观测我们的预测所需的必要实验参数。
2010-04-21 cond-mat.mes-hall
Many-body Majorana braiding without an exponential Hilbert space
本文提出一种无需指数希尔伯特空间即可模拟多体马约拉纳辫子操作的方法，通过单粒子态计算多体波函数，并演示了拓扑CNOT门，为马约拉纳量子比特的实现提供测试途径。
2023-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Strain manipulation of Majorana fermions in graphene armchair nanoribbons
研究了具有扶手椅边缘的石墨烯纳米带的外部增强，但现实的参数值：由于接近过渡金属二硫属化物如WS $_{2}$而增强的Rashba自旋轨道耦合，以及由于在施加的磁场下与磁性绝缘体如EuS交换耦合而增强的塞曼场。s-波超导性的存在下，诱导的接近或装饰与碱金属原子，如Ca或Li，导致拓扑超导相与马约拉纳端模式。拓扑相位对单轴应变的应用高度敏感，在远低于$0.1\%$的临界应变之上过渡到平凡状态。这种灵敏度允许通过应用非均匀应变分布来对马约拉纳费米子进行真实空间操纵。通过应用非均匀塞曼场或化学势也可以进行类似的操作。
2017-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Robust poor man's Majorana zero modes using Yu-Shiba-Rusinov states
本文利用Yu-Shiba-Rusinov态构建双站点Kitaev链，实现了带隙大于70 μeV且电荷离散度更低的鲁棒“穷人版”马约拉纳态，有助于量子比特操控和非阿贝尔物理演示。
2023-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Transition from Majorana to Weyl fermions and anapole moments
在最近的实验中观察到的关于耦合到超导体的纳米线中的马约拉纳费米子的零偏压电导峰的明显分裂，可以解释为从（大质量）马约拉纳到（无质量）外尔费米子的结构转变的表现。为了检验这种现象，提出了一个修改的实验，使求助于唯一可能的电磁相互作用允许（大规模）马约拉纳粒子和介导的他们的anapole时刻。在适当设计的具有环形对称性的异质结构中，额外的阿那普尔相互作用表现为零偏置峰出现所需的临界磁场降低，这种位移可以直接测量，从而揭示马约拉纳（而不是外尔）费米子的存在。Anapole相互作用，虽然以前没有考虑过，也可能是一个强大的方法来控制马约拉纳费米子的动力学，然后在量子计算中操纵量子比特态
2013-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-ph
Localized Many-Particle Majorana Modes with Vanishing Time-Reversal Symmetry Breaking in Double Quantum Dots
我们引入了自旋多粒子马约拉纳模式的概念与本地奇算子产品，从而保持其本地统计。我们考虑一个超导体双量子点系统，当库仑相互作用存在时，这些模式可以产生可忽略的塞曼分裂。我们发现了一个反向莫特绝缘体过渡，在那里的偶数和奇数宇称带成为简并。在此过渡之上，马约拉纳算子使系统在与弹性共隧相关的奇宇称基态和与交叉Andreev反射相关的偶宇称基态之间移动。这些马约拉纳模式被描述为一个，三个和五个运营商的产品。由于宇称守恒，偶态产生4%的周期性超电流，奇态不产生超电流。
2013-09-26 cond-mat.mes-hall
Manipulation of Majorana states in X-junction geometries
我们研究了基于四个马约拉纳束缚态的X-结几何的量子操纵。这种结构的参数空间比以前研究的Y结的参数空间大，并且用SO（4）对称群描述。为了使量子计算不受退相的影响，两个马约拉纳态必须始终保持简并。我们找到了一个必要的条件，并计算贝里的阶段，$2α$，在操作过程中积累。我们构建了简单的协议的各种值的$α$，包括$π/8$量子计算的目的所需的。虽然在一般的X-结几何的操作没有拓扑保护，他们可能被证明是一个可行的妥协量子计算的目标。
2016-11-04 cond-mat.mes-hall
Engineering Quantum Spin Liquids and Many-Body Majorana States with a Driven Superconducting Box Circuit
我们设计了一个具有四个自旋S=1/2（量子比特）的驱动超导盒，使得耦合器件可以洞察量子自旋液体和多体Majorana态的发生。在一个盒子或岛中，我们引入了一个广义的核磁共振算法来实现我们的模型，并数值研究了自旋观测量的时间以及涌现的规范场。我们讨论了稳定的盒子对各种失谐的影响，我们包括通过Lindblad主方程耗散效应。耦合盒使我们能够实现量子自旋液体Kitaev ${\cal Z}_2$自旋模型在各种几何形状与应用程序中的复曲面代码。量子相变和马约拉纳物理学可以通过测量局部磁化率来检测。我们展示了如何产生一个N\' eel状态的通量耦合盒，我们解决的作用，导致随机伊辛模型的本地杂质通量。我们还提出了一个实现的Sachdev-Ye-Kitaev马约拉纳模型在耦合梯形系统。
2018-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Driven Dissipative Majorana Dark Spaces
纯量子态在开放量子系统中受到外部驱动力和环境模的耗散时可以稳定。我们发现，驱动耗散（DD）马约拉纳设备提供了关键的优势，稳定退化状态流形（“暗空间”）和操纵状态在暗空间中，无论是相对于本地（非DD）马约拉纳设备和DD平台与拓扑平凡的积木。对于两个隧道耦合的马约拉纳盒，否则仅使用标准硬件元件（例如，噪声电磁环境和具有驱动隧道链路的量子点），我们提出了暗量子比特编码。我们预计异常高的容错水平，由于阴谋DD为基础的自主纠错和拓扑结构。
2020-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Steady-state nested entanglement structures in harmonic chains with single-site squeezing manipulation
我们表明，一个挤压浴，作用于谐波链的中心元素，可以驱动整个系统的稳定状态，具有一系列嵌套纠缠对振荡器，理想情况下，覆盖整个链，无论其大小。我们研究如何实现这种效果在各种物理实现，包括光学机械和超导设备，使用目前可用的技术。在这些情况下，实际上不需要压缩场，而是通过双色驱动的量子库工程来模拟压缩浴。
2015-09-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Renormalization Group Study of Interacting Helical Liquid : Physics of Majorana Fermion
马约拉纳费米子的物理现象发生在多个激发谱带隙的一维量子多体系统的边缘和界面上。给出了强相互作用螺旋液体的重整化群方程。我们给出了Majorana-Ising拓扑量子相变和Berezinskiii-Kosterlitz拓扑无相变相变的结果。我们证明了无相互作用时的Majorana-Ising拓扑量子相变是一条精确可解线，而有相互作用时则没有精确可解线.研究了umklapp散射对重整化群流图的影响以及Majorana费米子模出现的条件。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall
Many-particle Majorana bound states: derivation and signatures in superconducting double quantum dots
我们考虑两个相互作用的量子点通过标准超导体耦合。我们推导出一个有效的Hamilton量，并表明在很宽的参数范围内可以获得简并的基态。一个exotique形式的马约拉纳束缚态的支持在这些简并，系统可以被调谐到一个极限，它是等价的Kitaev的一维线模型。在多粒子图象的强相互作用极限下，给出了该系统的Majorana束缚态的形式。我们还研究了该系统中的约瑟夫森电流，并证明了在外加磁场的存在下会出现双缝状图案。这种模式被证明是消失，增加相互作用的强度，这是能够被解释为目前正在进行的不带电的马约拉纳模式。
2015-04-15 cond-mat.mes-hall
Manipulating the topological spin of Majoranas
MESA+ Institute for Nanotechnology, University of Twente（特温特大学 MESA+ 纳米技术研究所）；Faculty of Engineering and Natural Sciences, Sabanci University（萨班奇大学工程与自然科学学院）；QuTech, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学 QuTech）；Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学卡弗里纳米科学研究所）；TÜBİTAK Research Institute for Fundamental Sciences（土耳其科技研究基金会基础科学研究院）
本研究通过控制器件几何结构操控拓扑超导体中马约拉纳零模的拓扑自旋，揭示了分数电荷的存在。
2026-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Geometric Phases in Majorana Zero-Energy State
通常马约拉纳零能态的贝瑞相是零。在这篇文章中，我们提出了一个广义几何相位的马约拉纳零能态，这是非零的电子或空穴，分别。我们计算了铁磁体（FI）/拓扑绝缘体（TI）/超导体（SC）混合系统中的这些非零几何相位。非零几何相位在Majorana零能模的拓扑量子计算处理中具有潜在的应用价值。我们还用路径积分方法讨论了与Majorana零能态有关的非绝热几何相。
2018-12-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Manipulating Majorana fermions using supercurrents
在s波超导体附近的拓扑绝缘体边缘和自旋轨道耦合量子线可以通过塞曼场的拓扑量子相变来调谐。在这里，我们表明，在s波超导体中流动的超导电流也驱动这样的转变。我们建议使用这种新的机制来生成和操纵马约拉纳费米子，局部化在域壁之间的拓扑和非拓扑区域的边缘或线。在量子线中，这种方法带来了额外的好处，即超导降低了拓扑相位出现的临界塞曼场。
2012-02-14 cond-mat.mes-hall
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）
研究在耦合最小Kitaev链中实现马约拉纳宇称量子比特的相干控制。核心方法是实现两比特Kitaev链间相干耦合，利用费米子宇称守恒特性。主要贡献是展示了该量子比特，观察到相干宇称振荡并验证其与模型相符，实现了首次相干控制。
2026-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
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
Detection and Manipulation of Majorana Fermions in Circuit QED
出于最近的实验进展的测量和操纵的马约拉纳费米子与超导电路，我们提出了一种设备接口马约拉纳费米子与电路量子电动力学。建议的电路作为一个电荷奇偶性检测器改变超导$λ/4$谐振器的谐振频率上的附近的栅极上的电荷的奇偶性的条件。该器件在充电和磁通最佳点工作，对环境噪声高度不敏感。它能够高保真单次量子非破坏读出一对马约拉纳费米子编码的拓扑保护量子比特的状态。此外，这种相互作用允许在拓扑量子位上实现任意相位门，从而闭合循环以实现计算完整性。远离电荷最佳点，该器件可用作高灵敏度电荷检测器，其灵敏度优于$10^{-4} \text{e} / \sqrt{\text{Hz}}$，带宽大于$1$ MHz。
2013-12-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Engineering of Majorana Fermions
手征超导体具有承载拓扑保护的马约拉纳零模的能力，马约拉纳零模已被提议作为拓扑量子计算的未来量子比特。最近推出的磁体-超导体混合（MSH）系统的磁性吸附原子沉积在传统的$s$波超导体的表面上代表了一个很有前途的候选人的创建，检测和操纵的Majorana模式通过扫描隧道显微镜技术。在这里，我们提出了四个例子，展示了工程师马约拉纳费米子在纳米级MSH系统的能力，通过使用原子操作技术来改变系统的形状或磁结构。这允许在一维和二维之间调整Majorana模式，识别系统的拓扑不变量-陈数-在真实空间中，沿着磁畴边界创建任意长度和形状的手性Majorana模式，以及使用磁skyrmions创建拓扑开关。这些马约拉纳费米子工程的例子可以用目前的实验技术来实现，并将为基于马约拉纳的量子设备的第一个原型提供新的途径。
2018-11-16 cond-mat.mes-hall
Quasiparticle poisoning rate in a superconducting transmon qubit involving Majorana zero modes
由于Majorana零模在容错拓扑量子计算中的应用前景，它一直受到人们的广泛关注。近年来，人们提出了一些利用超导量子比特探测和操纵马约拉纳零模的方案。然而，操纵和读取马约拉纳零模必须保持在准粒子中毒的时间窗口。在这项工作中，我们研究了分裂transmon量子比特中的准粒子中毒问题，该量子比特包含含有Majorana零模的混合约瑟夫森结。我们证明了Majorana耦合将导致宇称混合和4π Josephson效应。此外，我们还得到了依赖于量子位参数的宇称切换率的表达式，并证明了通过量子位设计降低E_J/E_C可以大大抑制准粒子中毒。
2022-11-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Majorana modes in a triple-terminal Josephson junction with embedded parallel-coupled double quantum dots
研究了嵌入平行耦合双量子点的三端结中的约瑟夫森效应。研究发现，随着超导体间相位差的调整，超导体间超电流有机会在$4π$周期内振荡。值得注意的是，这样的结果是稳健的，并且与费米子宇称、点内库仑强度和点-超导体耦合方式无关。通过引入自旋多粒子Majorana模的概念，利用电子和空穴算符的叠加给出了Majorana算符的解析定义。可以相信，这一工作为Majorana模在光纤通信系统中的实现提供了一个简单可行的方案。
2015-07-26 cond-mat.mes-hall
Multi-particle content of Majorana zero-modes in the interacting p-wave wire
在p波超导体的拓扑相，零能量Majorana准粒子激发可以很好地定义在局域密度-密度相互作用的存在下。在这里，我们研究这种现象的角度来看，矩阵表示的换向器$\mathcal{H} =[H,\bullet]$，其目的是表征多粒子内容的多体马约拉纳模式。要做到这一点，我们表明，对于二次费米子系统，$\mathcal{H}$总是可以分解成子块，作为多粒子概括的BdG/马约拉纳形式，编码单粒子激发。在这幅图中，类似密度的相互作用将打破这种精确的激发数对称性，耦合不同的子块和提升简并，使得换向器$\mathcal{H}$的本征算符采取单个本征态跃迁$|n\rangle \langle m|$的形式。然而，马约拉纳模式是特殊的，因为零能量跃迁不会被本地相互作用破坏，并且可以将多体马约拉纳定义为$\mathcal{H}$的奇宇称零能量解，从而使其激发数最小化。这个想法形成了一个算法的基础上，该算法被用来计算的Majorana零模式的一维p波晶格模型的多粒子激发内容。我们发现，多粒子内容的马约拉纳零模式运营商是显着的，即使在适度的相互作用强度。这对基于马约拉纳的量子位在耦合到热浴时的稳定性具有重要影响。我们还将讨论这些发现如何不同于以前的工作，关于多体马约拉纳算子的结构，并指出，这应该会影响如何解释某些实验功能。
2015-10-28 cond-mat.mes-hall
Antiferromagnetic magnons as highly squeezed Fock states underlying quantum correlations
利用量子光学中双模压缩态的概念，我们给出了反铁磁基态和激发态的物理图象。在N{é}el有序组态上叠加的自旋翻转被限制在一个子晶格上，称为子晶格磁振子。我们发现，反铁磁自旋上的磁振子是由一个量子叠加态与$n+1$自旋上和$n$自旋下的亚晶格磁振子，因此是一个巨大的激发，尽管它的单位净自旋。因此，它的大的亚晶格自旋可以放大它与其他激发的耦合。采用冯诺伊曼熵作为一种措施，我们表明，反铁磁本征模表现出高度的纠缠之间的两个亚晶格，从而建立反铁磁水库强量子关联。基于这些新的见解，我们概述了利用强量子特性的反铁磁（压缩）磁振子的战略，并给出了一个直观的解释最近的实验和理论研究结果在反铁磁磁振子自旋电子学。
2019-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
