近邻耦合量子自旋霍尔收缩区的反常磁通周期性

我们从理论上分析二维拓扑绝缘体的螺旋边缘态之间的长收缩区。该收缩区横向隧穿耦合到两个超导体，并且磁场垂直于二维拓扑绝缘体平面施加。我们在无偏置和有偏置（直流与交流约瑟夫森电流）情况下，解析计算了隧穿耦合至二阶的约瑟夫森电流。我们表明，在这两种情况下，电流相对于磁通获得反常的$4\pi$周期性，而如果两条边缘彼此未隧穿耦合则不存在该周期性。这一结果同时提供了该器件的表征以及边缘间耦合的可能实验特征，并且在温度作用下保持稳定。导致反常$4\pi$周期性的过程是在收缩区内，构成库珀对的两个电子之一在两条边缘之间隧穿的过程。