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耗散拓扑绝缘体基约瑟夫森结中的谱分岔与反常超电流

超导电性 2025-12-03 v3 介观与纳米尺度物理 其他凝聚态物理

摘要

拓扑保护与耗散之间的相互作用构成了实现混合量子器件的关键前沿。在此,我们研究了耗散拓扑绝缘体基约瑟夫森结中的输运特征,这是一个直接探测量子相干性与损耗之间竞争的平台。我们通过将一个“有损”金属引线耦合到结上来模拟耗散,该引线使用Lindblad形式推导出的非厄米哈密顿量进行有效描述。我们观察到该结表现出不对称的复数Andreev谱,其中虚能量分量赋予准束缚态有限的寿命。此外,在特定相位区间之外,谱的实部分量发生分岔:一个分支与连续谱合并,而另一个分支则穿透到超导能隙正下方。至关重要的是,特征性的零能交叉点从ϕ=π\phi=\pi处移动,并获得非零虚分量;因此,相关的马约拉纳束缚态获得有限寿命,表明其对耗散的鲁棒性丧失。最后,这种谱不对称性驱动了反常超电流,表现为在零相位差时存在非零电流。我们的结果揭示了耗散如何从根本上重塑拓扑结中的超导输运,为耗散工程量子器件开辟了新方向。

关键词

引用

@article{arxiv.2502.09397,
  title  = {Spectral Bifurcation and Anomalous Supercurrent in Dissipative Topological Insulator-based Josephson Junctions},
  author = {Ardamon Sten and Paramita Dutta and Sudeep Kumar Ghosh},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2502.09397},
  year   = {2025}
}

备注

9 pages, 6 figures. Comments are welcome