介观超导环中拓扑相变的特征信号

我们研究了处于或接近拓扑超导相的具有弱连接的介观环中的约瑟夫森电流。作为一个范例，我们考虑了一维无自旋 p 波超导体的 Kitaev 模型，并强调了该模型如何从基于半导体纳米线的更实际场景中涌现。我们表明，约瑟夫森电流的磁通周期性提供了拓扑相变以及位于弱连接两侧的 Majorana 费米子出现的特征信号，即使费米子宇称不是一个好量子数。在大环中，Majorana 费米子仅通过弱连接发生杂化。在这种情况下，当费米子宇称是一个好量子数时，约瑟夫森电流关于穿过环的磁通呈现$h/e$周期性，但在存在改变费米子宇称的弛豫过程时，会恢复为更常规的$h/2e$周期性。在介观环中，Majorana 费米子还通过它们在超导环内部的 overlap 发生杂化。我们发现，在拓扑超导相中，即使费米子宇称不守恒，这也会产生$h/e$周期性的贡献，并且该贡献在拓扑相变附近表现出一个峰值。这种拓扑相变的特征信号对无序效应具有鲁棒性。作为副产品，我们发现接近拓扑相变时，无序会驱动系统更深地进入拓扑相。这与远离相变时的已知行为形成鲜明对比，后者中无序倾向于抑制拓扑相。