锗基混合半导体-超导体拓扑量子计算平台：无序效应
介观与纳米尺度物理
2024-11-06 v2
摘要
最近有研究表明，邻近效应门控Ge空穴纳米线可以作为实现拓扑马约拉纳零模（MZMs）的替代材料平台。本文从理论上研究了Ge基MZMs在隧穿电导测量中的预期实验特征，同时考虑到实际器件中不可避免地存在无意随机无序。具体而言，我们数值计算了局域和非局域隧穿电导谱（作为偏压和磁场的函数），针对两种不同的线长、两种不同的无序模型、两种不同的母体超导体（Al和NbTiN）以及各种无序强度，并将其与我们从当前最先进的二维Ge空穴气体中实验报告的空穴迁移率中提取的Ge基混合器件无序强度估计下界相关联。我们发现，即使Ge基混合器件中的实际无序强度超过此理论下界一个数量级，系统仍处于弱无序区域，其中拓扑超导性保持完整，且局域电导谱显示清晰的端到端相关零偏压峰，当且仅当系统存在拓扑端MZMs。这表明，尽管本征拓扑能隙相对较小（约几十eV），但由于极高的材料质量，Ge基混合器件是马约拉纳实验的有前途的替代平台，这导致了更高的能隙-无序比，因此与InAs基器件相比，实验隧穿电导数据的模糊性更小。
引用
@article{arxiv.2404.16285,
title = {Germanium-based hybrid semiconductor-superconductor topological quantum computing platforms: Disorder effects},
author = {Katharina Laubscher and Jay D. Sau and Sankar Das Sarma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.16285},
year = {2024}
}