弱耦合纳米线-超导体混合结构中稳健的拓扑超导性

我们研究了具有自旋轨道耦合的半导体纳米线与常规 $s$ 波超导体之间的耦合，在外加磁场下对出现具有马约拉纳束缚态的拓扑超导相的作用。我们表明，当耦合较强时，拓扑相变点对超导体尺寸非常敏感，并且为了达到拓扑相需要强磁场，而这容易对超导性造成损害。此外，拓扑相中分离马约拉纳束缚态与其他准粒子的诱导能隙相比零场下的能隙被显著抑制。相反，在弱耦合区间，我们发现情况基本相反，拓扑相在低得多的磁场下出现，且在拓扑相中有可观的诱导能隙，该能隙也可由超导体的化学势调控。此外，我们表明弱耦合区间通常不允许在纳米线端点形成拓扑平庸零能态，这与强耦合区间形成鲜明对比，后者在很宽参数范围内都存在此类态。因此，我们的结果提出弱耦合区间是一条有前景的路径，可缓解纳米线中实现拓扑超导与马约拉纳束缚态时所存在的最不受欢迎的问题。