钉扎涡旋中的马约拉纳费米子

利用拓扑绝缘体表面邻近诱导超导电性的独特性质，我们提出了一种能够在钉扎阿布里科索夫涡旋核心内部产生马约拉纳费米子的器件。我们对相关的博戈留波夫-德热纳方程进行了解析研究。我们证明，在该系统中，零能马约拉纳费米子态与单粒子非拓扑激发带之间被一个大的能隙隔开，该能隙的量级为零温超导能隙 $\Delta$。换言之，只要温度显著低于临界超导温度，马约拉纳费米子就能保持对热涨落的鲁棒性。实验上，可以通过测量阿布里科索夫涡旋中心的隧穿微分电导来探测马约拉纳态。在这样的实验中，马约拉纳态表现为一个零偏压异常，它与非拓扑激发的贡献之间由一个量级为 $\Delta$ 的能隙隔开。