用于拓扑量子计算的 Majorana 纳米线

Majorana 束缚态是局域在非平凡拓扑超导体边界处的准粒子激发。它们是零能、电中性、粒子-空穴对称且空间分离的两端模，由超导态的粒子-空穴对称性拓扑保护。由于其拓扑性质，它们对局域扰动具有鲁棒性，并且在理想环境中不受退相干影响。此外，不同于普通费米子和玻色子，Majorana 模的绝热交换是不可交换的，即交换两个或多个 Majorana 模的结果取决于交换执行的顺序。这些性质使它们成为实现拓扑量子计算机的理想候选。在本教程中，我将对量子纳米线中的一维拓扑超导体和 Majorana 模作教学式综述。我将概述 Kitaev 模型和更现实的 Oreg-Lutchyn 模型，讨论 Majorana 模的实验特征，并强调它们在拓扑量子计算领域的相关性。本教程可作为该领域研究生和新研究人员教学性且相对自洽的入门，也可作为该领域当前最前沿的概览以及给专家用的参考指南。