无序产生的非阿贝尔子

迄今为止，凝聚态系统中已知两类拓扑超导体和马约拉纳模：一类中杂质无序强烈抑制拓扑超导能隙并损害马约拉纳模，另一类中马约拉纳费米子受抗无序超导能隙保护。在本工作中，我们预测了第三类拓扑超导性和马约拉纳模，它们仅在存在杂质无序时出现。观测和控制马约拉纳费米子及其他非阿贝尔子通常需要一种导致单粒子谱中出现能隙的对称性。无序将态引入能隙，并通过隙内态实现电导和邻近诱导超导。我们表明，当螺旋畴壁与 s 波超导体耦合时，可在量子霍尔铁磁体中实现无序使能的拓扑超导性。通过求解自旋轨道耦合朗道能级系统中杂质束缚态的一般量子力学问题，我们展示了在 CdMnTe 量子阱填充因子 $\nu=2$ 处的量子霍尔铁磁相变背景下，会出现无序诱导的马约拉纳模。近期关于该系统中静电控制单畴壁输运的实验表明了无序在电导中的关键作用，但留下了一个未决问题：这是否会在根本上排除马约拉纳费米子的产生。所提出的解决方案证明了马约拉纳费米子完全由杂质无序产生，从而开辟了一条前进道路。我们表明，对整数量子霍尔铁磁体中畴壁的静电控制允许操纵马约拉纳模。类似的物理现象也可能出现在分数量子霍尔区域的铁磁相变中，导致高阶非阿贝尔激发的形成和控制。