《拓撲超導體及其新奇物理性質的研究》是依託中山大學，由王志擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：拓撲超導體及其新奇物理性質的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王志
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
拓撲超導體是凝聚態物理學中新出現的研究領域，其潛在套用價值引起人們濃 厚的研究興趣。在本項目中，我們將對拓撲超導體及其新奇物理性質展開三個方面的研究： （1）拓撲超導體中的電子隧道效應,本項目將使用格林函式的方法，研究拓撲超導體隧道結中的電導回響、熱導回響、場致電子發射等性質；（2）拓撲超導體的量子特性，本項目將研究拓撲超導體中的拉比震盪效應，以及拓撲超導體在構築超導磁通量子比特中的套用；（3）本項目將通過數值對角化的技術計算保真度率，研究拓撲超導體中的量子相變。通過這些研究內容，我們希望增加對拓撲超導體的拓撲性質、新奇物性的理解，為拓撲超導體的實際套用提供理論基礎。
結題摘要
拓撲超導體系（如納米線超導體，拓撲絕緣體超導表面態等），由於其新奇的物理特性和其在量子計算中的套用潛力，在近年來成為了凝聚態物理中重要的研究對象。在本項目中，我們研究了拓撲超導體系中的新奇物理性質，尤其是其中的非阿貝爾型馬約拉納束縛態所導致的獨特物理效應。我們首先研究了拓撲超導體中的隧道效應。我們著重探索了由拓撲超導體構成的約瑟夫森隧道結，並研究了其中存在的拉比震盪現象。我們利用時間周期的解析方法，獲得了拉比震盪的共振頻率隨著超導結相位差的變化，並發現其可以用來揭示此拓撲約瑟夫森結中存在的新奇倍周期約瑟夫森效應。我們同時還研究了拓撲超導體系中的量子效應，提出了利用拓撲超導體來構築新型的雙紐結超導磁通量子比特的方案。隨後我們研究了由馬約拉納束縛態組成的拓撲量子比特，並提出了可以用朗道-澤納效應來對此拓撲量子比特進行量子操作的理論構想。通過解析分析和基於主方程的數值計算，我們展示了一個作用在拓撲量子比特上的快速門電路結構。利用數值計算的方法，我們研究了拓撲超導體系中的拓撲量子相變。我們首次採用保真度的理論框架對此量子相變進行分析，指出了雜質效應對量子相變的影響，尤其是對馬約拉納束縛態的釘扎效應。我們的這一系列研究，揭示了拓撲超導體系獨特的輸運性質，並探索了拓撲量子比特的量子特性，對今後設計基於拓撲超導體系的量子器件具有理論指導意義。
