北京大学 图1
位于长原子线缺陷(大约15个碲/硒原子长)末端的硅锗烷
长1D原子线缺陷的扫描隧道显微镜地形图
空间零能量制图
在原子线缺陷的下端和中间测量的隧道光谱
沿红色箭头方向的隧道光谱
线缺陷底端ZEBS的温度演化
彩色曲线是归一化隧道光谱，灰色曲线是4
高温下费米-狄拉克分布函数卷积的2-K光谱
线路缺陷底端ZEBS的隧道势垒依赖性
学分:北京大学 近年来，量子计算机的发展超越了经典计算机的能力，成为科学技术的新前沿和实现量子优势的关键方向
然而，由于量子退相干效应，传统的量子计算面临着严峻的挑战，需要对量子比特进行大量的误差校正
因此，探索利用拓扑保护量子态不受局部环境扰动的容错量子计算，对于实现大规模量子计算具有重要的基础价值和技术意义
超导体等凝聚态系统中的零能束缚态是一种非常罕见的量子态，具有拓扑保护，可以抵抗局部扰动
这些所谓的Majorana零模(MZMs)是电荷中性的，服从非阿贝尔交换统计，并作为拓扑量子位的构件
理论上预测mzm存在于p波拓扑超导体的涡核或一维拓扑超导体的末端
作为ZEBS，MZM的主要特征之一是零偏压下隧穿的微分电导峰
从实验上看，目前的马约拉纳平台包括
一种是使用三维拓扑绝缘体邻近耦合到s波超导体，以实现超导拓扑表面状态，并通过施加磁场来检测涡旋状态
另一种是使用一维自旋轨道耦合纳米线邻近耦合到s波超导体，以检测外部磁场下末端的零偏电导峰值
然而，混合结构的复杂制造、极低的温度和观测所需的外加磁场对磁记忆合金的可能应用提出了巨大的挑战
最近，北京大学王健教授的团队与波士顿学院王自强教授的团队合作，在二维铁基高温超导体的一维原子线缺陷两端发现了MZMs，并为在更高的工作温度和零外磁场下探测拓扑零能激发提供了一个很有前途的平台
王建的团队成功培育出大面积、高品质的单细胞厚胚胎
5Se0
用分子束外延技术在钛酸锶(001)衬底上生长了5层薄膜，其Tc (~62 K)远高于(~14
5 K)块状铁(碲、硒)
通过原位低温(4
2 K)扫描隧道显微镜/光谱学(STM/STS)，由缺失的最顶层碲/硒原子形成的一维原子线缺陷可以在单层FeTe0上被清楚地识别
5Se0
5部电影
在一维原子线缺陷的两端都检测到了零缺陷粒子(图1)，而线缺陷中间的隧穿光谱恢复到了完全带隙的超导态
随着温度的升高，ZEBS强度降低，最终消失在温度(约20 K)远低于Tc的地方
ZEBS不会随着隧穿势垒电导的增加而分裂，并且随着尖端接近薄膜而变得更尖锐和更高，显示出稳健的特性
此外，在较短的缺陷链上，两端的零偏电导峰之间的耦合导致零偏电导峰降低，甚至在原子线缺陷链的中间部分也是如此(图2)
零偏电导和线缺陷长度之间的正相关可以从统计中推导出来
紫外可见光谱特性，包括峰高和峰宽随温度的变化、ZEBS消失温度、针尖接近样品过程中的隧穿光谱以及未分裂特性与MZMs解释一致
一般可以排除其他可能性，如近藤效应、常规杂质态或节点高温超导体中的安德雷耶夫零能束缚态
图2
位于短原子线缺陷(大约8个碲/硒原子长)末端的硅锗烷
短1D原子线缺陷的扫描隧道显微镜形貌图像
空间零能量制图
在原子线缺陷的上端和中间测量的隧道光谱
沿红色箭头方向的隧道光谱
线缺陷顶端ZEBS的温度演化
彩色曲线是归一化隧道光谱，灰色曲线是4
高温下费米-狄拉克分布函数卷积的2-K光谱
ZEBS在线路缺陷顶端的隧道势垒依赖性
学分:北京大学 波斯顿学院的王自强教授小组通过将肖克利表面态的能带理论扩展到超导体的情况，提出了一个可能的理论解释
由于大自旋轨道耦合，单层FeTe0中的一维原子线缺陷
5Se0
5薄膜可能成为一个出现的一维拓扑超导体和一对出现在受时间反转对称性保护的线缺陷末端的巨磁电阻
即使没有沿线缺陷的时间反转对称性，一维拓扑超导体也可以用位于链两端的单个MZM来实现
这项工作首次揭示了二维高温超导单层FeTe0中一维原子线缺陷两端的一类拓扑零能激发
5Se0
5薄膜，显示了单一材料、较高的工作温度和零外磁场的优点，为未来实现适用的拓扑量子位提供了新的平台
这篇论文由《自然物理学》在线发表
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