马约拉纳纳米线中零偏导峰的品质因子

尽管近期在观测作为马约拉纳模特征的大的零偏导峰（ZBCPs）方面取得了实验进展，关于是否已观测到马约拉纳模仍存疑惑。这部分源于精细调节的平庸（即非拓扑）零偏导峰的理论预言，其由不受控量子点或无序势引起。尽管拓扑相的许多方面可能在一定程度上被精细调节，因为拓扑相空间通常很小，但与马约拉纳模相关的 ZBCP 的量子化高度已知在足够低温度下是稳健的，即使隧穿势垒被掐断至正常态电导消失。现有实验工作的关键缺陷是假定马约拉纳模特征极度缺乏稳定性，表明可能不存在拓扑相，本文提出了特定的实验可获取度量以对测量的 ZBCP 稳定性进行仔细的定量分析。本文中，我们研究 ZBCP 高度对隧穿势垒强度的反直觉稳健性如何用于区分马约拉纳模与非拓扑 ZBCPs。为此，我们引入无量纲品质因子 F，基于正常态（即能隙以上）电导（关键取决于隧穿势垒高度）的范围来量化 ZBCP 高度的稳健性，在该范围内 ZBCP 高度保持在预指定的量子化范围内。通过计算该品质因子 F 及广泛模型与参数下的拓扑特征，我们发现马约拉纳模比非拓扑 ZBCPs 显著更稳健（即具有更高的 F 值），在理想低温极限下。即使在如实验所用的 20 mK 高温下，我们发现可设定 F~2.5（对 ε=0.1）的阈值，使得品质因子 F>2.5 的 ZBCPs 可能为拓扑的，而 F≪2.5 为拓扑平庸的。更精确地，F 的值在运算上关联于系统中马约拉纳模的分离程度，尽管 F 仅使用实验测量的隧穿电导性质。最后，我们讨论在输运装置中测量的品质因子 F 如何帮助估计由马约拉纳模构成的拓扑量子比特的质量。特别地，我们展示若诱导能隙能以某种方式增强至超出当前 InAs/Al 样品中可用的 ~30 μeV，则大（小）的 F 值可轻易区分稳定拓扑（不稳定平庸）ZBCPs，其中量子点诱导的准马约拉纳束缚态在短线中偶尔表现类似拓扑马约拉纳模。