两条相互作用的拓扑Kitaev链的相图与纠缠

由 p 波配对和 Kitaev 哈密顿量描述的超导导线在其边缘展现 Majorana 费米子，并在对称性下受拓扑保护。我们考虑两条通过库仑型相互作用耦合的 Kitaev 导线（链），并使用解析和数值技术研究完整的相图。在链间相互作用适中时，会出现具有四个 Majorana 费米子的拓扑超导相。对于大的相互作用（包括排斥和吸引），通过类比 Hubbard 模型，我们识别出具有 Ising 型磁序的 Mott 相。对于排斥相互作用，Ising 反铁磁序有利于轨道电流的出现，自发破坏时间反演对称性。通过强烈改变两条链的化学势，发生朝向完全极化（空或满）费米子链的量子相变。在 Kitaev 模型中，分隔拓扑超导相与极化相的量子临界点属于二维临界 Ising 模型的普适类。当增加链间库仑相互作用时，我们识别出对应于两个临界 Ising 理论（或两条 Majorana 费米子链）的附加相。我们通过精确映射和二分涨落的概念证实了该相的存在。我们展示了二分涨落中负对数修正的存在，作为 Kitaev 模型中量子临界点的痕迹。其他纠缠探测手段如二分熵和纠缠谱也被用于表征相图。大相互作用极限可以在超冷原子和约瑟夫森结的等效装置中实现。