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一维局部磁对称保护的拓扑RKI-200超导相

物理学 2022-03-23 23:59:10

中国科学出版社 信用:CC0公共领域 拓扑超导体是一种新型的拓扑量子态,在体区具有完全超导的带隙结构,但在边界支持称为Majorana零模的无隙激发

由于它们的非局域相关性和非阿贝尔统计性质,MZMs被提出作为拓扑量子计算的量子比特

因此,寻找和操作相变材料中的相变材料是凝聚态物理中的一个重要课题

要识别一个拓扑结构,首先要确定它的拓扑分类

拓扑分类高度依赖于对称性,包括时间反转对称性、粒子-空穴对称性,尤其是晶体对称性

在不考虑晶体对称性的情况下,一维超导体的博戈柳波夫-德根尼斯哈密顿量只有Z2分类

镜面反射对称性和旋转对称性可以增强对Z类的分类

然而,具有一般磁对称性的超导体的拓扑分类仍然是一个未解决的问题

在北京《国家科学评论》发表的一篇新研究文章中,来自中国武汉华中科技大学和美国新泽西州普林斯顿大学的科学家提出了一种通过检测不同mzm之间的兼容性来对拓扑超导相进行分类的方法

作者邹金玉、谢青、宋志达和徐刚分析了具有局部磁对称的间隙超导导线的拓扑分类

他们发现,一个有效的BDI类热稳定控制可以实现在MxT或C2zT不变线

值得注意的是,发现了在C4zT情况下以Zh不变和在C6zT情况下以Zhoplus Zc不变为特征的新的TSC相

1D带隙超导系统的拓扑分类

信用:中国科学出版社 在题为“局部磁对称下的新型拓扑超导体”的文章中

作者重点研究了1D超导线材,包括金属超导线材、碳超导线材、碳超导线材和碳超导线材

“T’的运算并不改变电子的位置

因此它像时间反转算符一样作用于BdG哈密顿量”

结合T′和粒子-空穴对称性P导致手征对称性S = T′P

BdG哈密顿量可以根据手征对称性采用对角化形式

mzm是手征对称性的本征态

作者发现“具有手征本征值s和-s的mzm可以相互耦合并被消除

根据该指南,他们分析了1D超导导线末端的MZMs与LMSs的兼容性,并总结了它们的拓扑分类,如表1所示

MxT和C2zT情形等价于具有手性拓扑不变量Zc的BDI类

而C4zT情况的特征是螺旋Zh不变量,这表明在超导导线的末端有多个Majorana Kramer对

在C6zT的情况下,“整个BdG哈密顿量的拓扑由Zh oplus Zc分类,”

在这样一个新的拓扑相位中,“螺旋和手征mzm可以共存

" 沿z方向排列的保持C4zT的超导导线

拓扑相图

(c)两边有开放边界的非平凡相的光谱,其中四个mzm出现在零能量

信用:中国科学出版社 科学家们补充说:“为了用LMS C4zT来说明TSC阶段,我们沿着z方向构建了一个1D反铁磁链。”

他们给出了模型的拓扑相图

“在非平凡的量子阱阶段,开放的量子线在其末端捕获整数对的量子阱

“他们还通过数值和分析计算展示了MZMs

“这些结果不仅丰富了一维TSC的种类,而且为新型二维和三维TSC的构建提供了丰富的构件,”他们在文章的最后预测道,“例如,可以将1D TSC沿y方向耦合起来构建二维TSC

动量空间中的高对称线ky = 0和ky =π保持了1D最小均方误差

在适当的参数下,ky = 0和ky =π线可以属于不同的拓扑相,并产生连接导带和价带的无隙传播的马略拉边态

"

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