強自旋軌道耦合系統中的拓撲超導以及Majorana費米子

《強自旋軌道耦合系統中的拓撲超導以及Majorana費米子》是依託武漢大學，由毛力擔任項目負責人的專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：強自旋軌道耦合系統中的拓撲超導以及Majorana費米子
• 項目類別：專項基金項目
• 項目負責人：毛力
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

拓撲超導體以及其中的Majorana費米子是近年凝聚態物理的新興方向。由於其非常誘人的套用前景（例如可以利用它來設計量子計算機，由於受到拓撲保護此類量子計算機對於局部的擾動和雜質不敏感，因此容錯能力比其它方案更好），以及其本身的新奇特性，使得關於拓撲超導與Majorana費米子的研究變得十分熱門。去年世界上幾個頂級實驗小組在電子型納米線與超導體複合結構中觀測到了Majorana費米子存在的證據，但是物理學界對實驗本身還存在爭議，因為不少其它的物理效應也能產生類似的實驗結果，所以進一步的理論和實驗研究顯得必不可少。申請人準備利用數值方法研究空穴型納米線與超導體複合結構中雜質對實驗信號的影響（空穴型系統也有拓撲超導相以及Majorana費米子由申請人首次提出），同時進一步尋找其它更有效的納米材料或者結構（例如具有core-shell結構的半導體納米線、超冷費米原子等）。

結題摘要

在短暫的一年時間中發展了一套數值計算程式，並在此基礎上研究了準一維超冷費米氣體，得到了系統詳細的相圖。我們發現在存在自旋軌道耦合的情況下系統可以存在暗孤子，並且更有趣的是在暗孤子中能夠存在兩個無相互作用的Majorana費米子。提出了通過測量兩組分密度差來判斷系統是否進入拓撲非平庸相的方法。相關文章發表在Physical Review Letters上（項目負責人為共同第一作者，詳見文章Phys. Rev. Lett. 113, 130404最後一句話）。