麦吉尔大学理学硕士论文：无邻近效应的拓扑超导

寻找马约拉纳费米子近期已成为凝聚态研究中一个备受关注的领域。这种 elusive 粒子早在 1937 年就被预言存在，出于基础和实际原因一直备受追寻。在基础层面，迄今为止尚未观测到任何粒子是马约拉纳费米子；而在实际层面，若发现马约拉纳费米子，它将代表一种非阿贝尔任意子，从而可用于构建量子计算机。寻找马约拉纳费米子的重心最近已转向拓扑超导。拓扑超导体的特征是其序参量相位的非平凡缠绕，因此预计在其涡旋核心支持马约拉纳费米子。鉴于此，近年来对拓扑超导体的研究日益加剧。当前关于可能表现为拓扑超导体器件的提议基于半导体异质结，其中半导体的自旋轨道耦合能带通过能隙或塞曼场分裂，并通过与传统超导体的邻近效应诱导超导性。在这种设置中，拓扑超导性出现在半导体层中，所提出的异质结通常包含两层或三层不同材料。在本论文中，我们提议简化此类器件，提出一种替代超导层的方法。我们提议的一部分包括针对此类系统的模型哈密顿量。本论文还将发展几种不同的方法来分析该模型哈密顿量在各种不同参数区域下的性质，最终目标是对其拓扑进行分类。