层状超导体-二维电子气系统中任意子的产生与操控

我们详细描述并分析了我们最近的一项理论方案，该方案旨在在一个弱相互作用系统中实现并操控任意子。该系统由处于整数量子霍尔态的二维电子气组成，且邻近带有人工钉扎位点阵列的第二类超导薄膜。任意子是在响应钉扎涡旋晶格中的缺陷时实现的，带有 $\pm e/2$ 的电荷和 $\pi/4$ 的统计角。我们通过三种互补的方法，在解析和数值上均确立了这一结果： 超导薄膜涡旋晶格中二维电子的连续介质模型； 捕捉系统基本特征的最小紧束缚晶格模型；以及 叠加在整数量子霍尔态上的超导涡旋晶格的有效理论。我们提出了一种在体输运实验中直接测量分数电荷的新方法，以及一种用于实现辫子操作的“任意子穿梭”全电学装置。我们简要讨论了在实验室中制备该系统的条件及其在非阿贝尔任意子量子信息处理中的潜在应用。