通过含量子点的 pn 结探测马约拉纳束缚态

我们提出了一种结合拓扑超导与量子光学的输运实验替代方案，用于在含量子点（QD）的超导 $pn$ 结中探测马约拉纳束缚态（MBSs）。我们考虑一个拓扑超导体（TSC），其边界（$n$ 侧）处存在两个马约拉纳束缚态。在有效的低能模型中，MBSs 与放置在其中一个 MBS 附近的 QD 上的自旋分裂电子能级相干隧穿耦合。QD 上的空穴与正常导电库（$p$ 侧）隧穿耦合。通过电子-空穴复合，发射出光学波段的 photons，其通过复合电子携带关于 MBS 性质的直接信息。利用主方程方法，我们计算了偏振分辨的光子发射强度（PEIs）。在 MBSs 与 QD 弱耦合 regime 下，我们得到了 PEI 的解析表达式，可清晰区分零能处良好分离 MBSs 与重叠 MBSs 的情况。对于分离的 MBSs，马约拉纳自旋极化由与 QD 上两个自旋态相关的两个 PEI 峰的相对宽度给出。对于重叠 MBSs，与远处（非局域）MBS 的耦合导致发射峰的偏移。此外，我们表明准粒子中毒（QP）会剧烈影响 PEI，并将其散粒噪声从超泊松变为亚泊松。在强耦合 regime 下，由于自旋混合效应，PEI 中出现更多共振。最后，我们评论了如何利用马约拉纳纳米线实现我们的方案。