手性超导体中轨道磁化的微观起源

手性超导是一种破坏时间反演对称性的超导相，作为拓扑量子计算的潜在平台而引起了广泛关注。这种对称性破缺的一个基本结果是轨道磁化，然而该物理量的清晰微观表述至今仍难以捉摸。这一困难源于Bogoliubov准粒子不携带确定的电荷，从而排除了将轨道磁化简单解释为准粒子环流。此外，超导和铁磁很少共存，在少数共存的材料（例如铀基化合物）中，强自旋-轨道耦合掩盖了磁化中的轨道贡献。最近在具有可忽略自旋-轨道耦合的菱面体多层石墨烯中报道的手性超导，为发展和测试手性超导体中轨道磁化的微观理论提供了独特的机会。在此，我们发展了这样一个理论，统一了正常态轨道磁化背后的带间相干效应与库珀对凝聚体的内禀轨道矩。将我们的理论应用于菱面体四层石墨烯，我们发现超导的出现可以增强或抑制正常态轨道磁化，具体取决于能带结构。我们进一步识别出一种广义的拍手模式，其能隙由子晶格缠绕形状因子决定。这种集体模式是手性超导体所独有的，并通过其在修饰光子顶点中的作用对轨道磁化做出贡献。我们的理论解决了在超导系统中定义轨道磁化的一个长期存在的概念性难题，而相对于四分之一金属相的轨道磁化测量将提供直接的实验检验。