用于产生、操控和编织马约拉纳束缚态的拓扑约瑟夫森结平台
介观与纳米尺度物理
2020-11-03 v3 超导电性
摘要
作为识别可实现并操控马约拉纳束缚态以执行量子比特操作之平台的 intensive 努力的一部分，我们提出了一种能够实现这些能力且可实验实现的拓扑约瑟夫森结架构。该平台利用沉积在拓扑绝缘体薄膜上的传统超导电极，形成邻近耦合的横向约瑟夫森结网络。穿过结势垒网络的通量磁场产生约瑟夫森涡旋，其在局域相位差为π的奇数倍（即附着于约瑟夫森涡旋核心）的结处局域 hosting 马约拉纳束缚态。这使我们能够通过移动约瑟夫森涡旋来操控马约拉纳态，实现区别于其他系统（如由拓扑超导纳米线组成的系统）的独有功能。我们描述了以下协议：1）通过交换编织局域马约拉纳态；2）控制相邻局域马约拉纳态的间距从而调控其耦合，借助马约拉纳模杂化实现非阿贝尔转动；3）读出此类操作引起的非局域宇称关联变化。这些方案利用电流脉冲与局域磁场脉冲控制涡旋位置，并测量约瑟夫森电流—相位关系以揭示马约拉纳束缚态的存在。我们在当前进行中的实验背景下描述了该架构与方案。
引用
@article{arxiv.1907.02935,
title = {A topological Josephson junction platform for creating, manipulating, and braiding Majorana bound states},
author = {Suraj S. Hegde and Guang Yue and Yuxuan Wang and Erik Huemiller and D. J. Van Harlingen and Smitha Vishveshwara},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.02935},
year = {2020}
}
备注
23 pages, 12 Figures. Significant edits and new subsection added, Accepted version in Annals of Physics