在固态系统中追寻马约拉纳费米子的新方向

1937 年理论发现的马约拉纳费米子——其定义特性是它们是自己的反粒子——此后影响了从微中子物理和暗物质搜寻到分数量子霍尔效应和超导性等诸多问题。尽管历史久远，但马约拉纳费米子的明确观测仍然是一个突出的目标。这篇综述文章强调了凝聚态物理领域搜寻马约拉纳费米子的最新进展，这些进展使该领域的许多人相信这一探索可能很快就会取得成果。我们首先详细介绍了一些奇异的“拓扑”一维和二维超导体，它们在边界和涡旋处支持马约拉纳费米子。然后，我们转向过去几年出现的关键见解之一；即，可以通过与普通 s 波超导体形成适当的异质结构，在实验室中“工程化”此类奇异超导体。文中讨论了基于拓扑绝缘体、常规半导体、铁磁金属等多种材料的众多此类方案。接着解决了如何在这些装置中实验探测马约拉纳费米子这一至关重要的问题。我们重点关注三类提供确凿马约拉纳特征的测量：隧穿、约瑟夫森效应和干涉测量。最后，我们讨论了凝聚态马约拉纳费米子最显著的性质——它们产生的非阿贝尔交换统计及其在量子计算中的相关潜力。