具有周期调制宽度的平面准一维通道中增强的拓扑保护

我们研究一维 (1D) 和准一维周期结构，作为涌现具有增强的抗无序和系统不均匀性鲁棒性的马约拉纳束缚态的可能平台。首先，使用一个简单的一维模型，我们解析推导出表征由周期势产生的微能带的有效参数。我们表明，对于足够强的周期势，承载马约拉纳束缚态的较高能微能带相比均匀系统中的对应物具有显著优势，包括增大的拓扑能隙、增强的抗无序鲁棒性，以及与应用拓扑超导相一致的增大参数空间区域。我们将设计足够强周期势的问题确定为实现高效周期一维结构的关键障碍。为应对这一挑战，我们提出一种基于准一维通道的高效周期势实现方案，该通道由二维半导体异质结构实现，并与宽度周期调制的超导体条带邻近耦合。我们对调制通道器件的数值研究与该简单一维模型高度吻合，揭示了拓扑相图对由超导体屏蔽引起的约束势细节相当不敏感，并证明设计图案化二维结构是实现鲁棒马约拉纳束缚态的一种强大且通用的方法。