拓撲超導體新奇輸運特性研究

《拓撲超導體新奇輸運特性研究》是依託西安交通大學，由劉傑擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：拓撲超導體新奇輸運特性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉傑
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

拓撲超導體因為其新奇的物性，特別是其邊界上存在馬約拉納費米子態而廣受關注。最近，一系列的實驗已經發現了一些馬約拉納費米子態可能存在的跡象。但如何進一步的甄別是否是馬約拉那費米子態，則是目前整個領域中最關鍵和最重要的問題。本項目計畫系統研究拓撲超導體的輸運性質，並希望以此為基礎，設計出能夠鑑別馬約拉納費米子態的實驗方案。主要研究內容包括：（1）對拓撲超導體約瑟夫森效應開展進一步的研究，主要包括以半導體納米線為母本構造的拓撲超導體和以拓撲絕緣體為母本構造的拓撲超導體這兩種體系。（2）基於拓撲超導體體系粒子散射的本質,通過對粒子通道散射信息的分析,嘗試尋找可行的探測馬約拉納費米子態的方案（3）在以上基礎上研究拓撲超導體的動力學輸運性質並嘗試用拓撲超導體來設計新穎的電子器件。

結題摘要

馬約拉納零能模因為其非阿貝爾特性而被認為是最有可能實現拓撲量子計算的基本單位。最近，有一系列的實驗已經觀察到馬約拉納零能模存在跡象。有鑒於實驗的進展，我們繼續跟進了該方面的理論研究。我們的研究內容主要包括：（1）拓撲約瑟夫森節的系列數值研究。我們系列研究了納米線半導體線體系以及拓撲絕緣體體系兩種最重要體系的拓撲約瑟夫森節。（2）系統研究了馬約拉納零能模的非局域輸運特性。（3）向馬約拉納零能模的核心發展-通過數值模擬研究馬約拉納零能模的非阿貝爾特性。通過這些研究，我們系統的揭示了拓撲約瑟夫森節在實際體系中的典型特徵。為實驗實現分數約瑟夫森效應提供了依據。此外，我們的研究也揭示了一些非拓撲原因導致的類分數約瑟夫森效應，並且為實驗所觀察到。我們對非局域輸運的研究揭示了通過輸運方式來探測量子比特的可能性。最後，我們對分數約瑟夫森效應的研究揭示 了在新的非超導體系實現拓撲量子計算的可能性。為進一步實現拓撲量子計算提供重要的理論指導。