利用伊辛自旋链模拟马约拉纳费米子及其编织操作

我们通过将费米子系统映射到伊辛自旋链上，分析了马约拉纳零能态的控制。尽管伊辛系统失去了拓扑保护，但该映射为量子态的性质提供了额外的洞见。通过控制局域磁场，可以将伊辛链分离为铁磁相和顺磁相，分别对应费米子系统的拓扑和非拓扑部分。本文提出了执行编织操作的（非拓扑保护的）方案，实际上也包括更一般的旋转操作。我们首先考虑T型结几何构型，但也提出了一种纯一维系统的方案。两种设置都依赖于一个额外的自旋-1/2耦合器。通过在T型结几何构型中加入该额外自旋，我们克服了由于Jordan-Wigner变换的一维特性所带来的限制。在一维几何构型中，当链的铁磁（拓扑）部分被移远后，应操控控制其中一个伊辛链环的耦合器。我们还提出了我们方案的实验实现。一种方案基于允许所有所需控制场的磁通量子比特链。我们还描述了如何将我们的一维设置方案转化为每根承载一对马约拉纳边缘态的超导导线链。