Majorana 隧穿熵

在热力学中，系统的宏观态源于其若干微观态。该数目由系统熵的指数 $\exp(S)$ 给出。在具有离散能谱的非相互作用系统（如大规模量子点）中，$S$ 作为温度的函数通常呈平台形状，这些平台上的 $\exp(S)$ 为整数值。具有非整数值 $\exp(S)$ 的平台在根本上是被禁止的，且在热力学上不可行。在此，我们研究通过隧穿耦合到具有连续谱的正常金属以及拓扑超导体的非相互作用量子点的熵。我们表明，若拓扑超导体支持弱重叠的 Majorana 束缚态，则该熵可能具有非整数平台。这为量子点的热力学带来根本改变，其比热 $c_V$ 获得了低温 Majorana 峰，而根据常规热力学这不应存在。我们还提供了对输运性质（如线性电导）的基本热力学理解。总体而言，我们的结果表明，耦合到 Majorana 模式的系统的热力学代表着基本的物理兴趣，其多样应用取决于可能耦合机制的多样性。