通过邻近 Kitaev 环探测与泄漏 Majorana 束缚态

我们表明，Kitaev 链一端的 Majorana 束缚态的存在，可由邻近 Kitaev 环中的可观测量明确指示。当 Kitaev 链处于拓扑相时，Kitaev 环的能带结构破坏手性对称性，且环 Majorana 的谱函数是动量和能量的偶函数，后者使得占据数具有时间反演和粒子-空穴对称性，从而环中电流为零。驱动 Kitaev 链的相变（例如，使用背栅将链的化学势调节通过其临界值），Majorana 束缚态被平庸费米子取代，这体现为手性对称性在环的能带结构中重新出现，以及环 Majorana 的谱函数失去宇称性，导致占据数中的时间反演和粒子-空穴对称性破缺及环中的自发电流。对于环 Majorana 态与 Majorana 束缚态之间的高泄漏概率，能量共振与恰好位于共振能量处的最大谱权重同时发生；而能量共振的缺失使得环 Majorana 态与平庸费米子态之间的任何泄漏都不太可能发生。所提出的装置还有助于在 Majorana 态的编织和/或融合背景下进行进一步研究，这既可作为探测机制，也可用于量子计算目的。