相互作用 p 波导线中马约拉纳零模的多粒子成分

在 p 波超导体的拓扑相中，零能马约拉纳准粒子激发可以在局域密度-密度相互作用存在下被良好定义。本文从对易子 $\mathcal{H} =[H,\bullet]$ 的矩阵表示这一视角考察此现象，旨在刻画多体马约拉纳模式的多粒子成分。为此，我们证明对于二次费米子系统，$\mathcal{H}$ 总可分解为若干子块，这些子块充当编码单粒子激发的 BdG/马约拉纳形式的多粒子推广。在此图像中，密度-密度型相互作用将打破这种精确的激发数对称性，耦合不同的子块并解除简并，使得对易子 $\mathcal{H}$ 的本征算符采取单个本征态跃迁 $|n\rangle \langle m|$ 的形式。然而，马约拉纳模式的特殊之处在于，零能跃迁不会被局域相互作用破坏，从而可以将多体马约拉纳定义为 $\mathcal{H}$ 的、使其激发数最小化的奇宇称零能解。这一思想构成了一种算法的基础，该算法用于刻画一维 p 波晶格模型中马约拉纳零模的多粒子激发成分。我们发现，即使在中等相互作用强度下，马约拉纳零模算符的多粒子成分也相当显著。这对于基于马约拉纳的量子比特与热浴耦合时的稳定性具有重要影响。我们还将讨论这些发现与先前关于多体马约拉纳算符结构的工作有何不同，并指出这应会影响某些实验特征的解释方式。