有限尺寸耦合手性铰链态产生的准二维马约拉纳零模

拓扑超导体中的马约拉纳零模（MZMs）因其在拓扑量子计算中的潜在应用而引起了广泛的研究兴趣。在这项工作中，我们通过理论模型研究，提出了一种准二维途径，在由传统$s$-波超导体邻近化的手性高阶拓扑绝缘体（HOTI）中实现空间分离的MZMs。在三维中，手性HOTI沿$z$方向承载无能隙铰链态，这源于各向异性地打开拓扑绝缘体表面狄拉克锥的质量项。通过沿$x$方向限制样品，同时沿$y$方向保持扩展并沿$z$方向有限，相反的$z$向手性铰链态杂交并有效形成一维螺旋通道。将超导邻近效应纳入这个准二维系统，在这些螺旋通道中诱导有效的$p$-波配对，从而打开拓扑能隙。完全开放边界的样品然后承载四个局域MZMs，每个螺旋通道端点一个，实现了以马约拉纳角模为特征的第二阶拓扑超导体。除了MZMs，我们还发现该模型中的超导配对在三维中产生扩展的马约拉纳铰链模。此外，代表性的无序计算表明，只要激发能隙保持打开，这些马约拉纳角模对弱到中等无序是稳健的。这些结果确立了有限尺寸耦合手性铰链态作为通过传统超导邻近效应工程化多个MZMs的有前景平台。