增强基于量子点的Kitaev链的激发能隙

通过半导体-超导体杂化段连接双量子点，为构建在两站点精细调谐甜点处承载一对“穷人的马约拉纳”的Kitaev链提供了平台。然而，由杂化段中的Andreev束缚态介导的有效耦合在隧穿区通常较弱。因此，激发能隙尺寸受限，这为利用该平台展示马约拉纳的非阿贝尔统计和实现容错拓扑量子计算带来了巨大挑战。本工作中，我们系统研究了增强量子点与杂化段之间耦合的效应。特别地，邻近效应将量子点轨道转变为Yu-Shiba-Rusinov态，形成Kitaev链的新无自旋费米子基，我们推导了其有效耦合理论。随着量子点与杂化段间耦合强度增加，我们发现激发能隙显著增强且对局域扰动的敏感性降低。尽管马约拉纳波函数与中心Andreev束缚态的杂化随耦合增强而强烈增加，外端点上马约拉纳模式的重叠仍很小，这是潜在量子比特实验的先决条件。我们讨论了强耦合区在实验可测物理量（如局域和非局域电导）中的表现，并给出了将双量子点系统调谐至具有大激发能隙甜点的方案。