马约拉纳量子比特因与环境模式纠缠导致的保真度与可见度衰减

我们研究了拓扑超导体中由零能马约拉纳束缚态编码的拓扑量子比特的动力学与读出。我们考虑了由电磁环境引起的玻色模式，这些模式将马约拉纳流形与带隙以上连续准粒子耦合。这种耦合导致拓扑超导体的简并基态以类极化子的方式被准粒子态和玻色子修饰，并使系统变为无能隙。只有在修饰态的低能谱内操作和读出量子比特时，才能维持拓扑保护及因此而来的完全相干性。我们讨论了若由耦合到裸（未修饰）马约拉纳模式的量子点读出违背该条件时，保真度和/或可见度的衰减。对于裸马约拉纳基的投影测量，我们提出了一种布洛赫-雷德菲尔德方法，该方法对弱马约拉纳-环境耦合有效，并考虑了费米子数宇称守恒所施加的约束。在马尔可夫近似下，我们的结果本质上证实了基于费米黄金律的有限温度退相干的早期理论。然而，完整的非马尔可夫动力学还揭示了投影测量引起的保真度衰减。利用具有$p$波配对的无自旋纳米线模型，我们给出了表征这些效应的定量结果。