半导体马约拉纳纳米线中马约拉纳零模的自旋极化与拓扑量子相变

我们表明，马约拉纳零模的自旋极化密度（计算为自旋算符在其波函数上的平均值）处处为零。因此，单个非简并马约拉纳零模不与外加磁场耦合，除非通过与较高能激发态（若存在）的杂化，这可能会扰动其波函数。如果像最近一些工作那样，仅通过考虑波函数的粒子分量来定义“自旋”，马约拉纳零模确实具有该量的非零空间分布，可在扫描隧道显微镜(STM)实验中测量。然而，如果在自旋分辨隧穿实验（无空间分辨）中测量此量，我们表明它不能作为拓扑非平庸超导相中马约拉纳零模的独特特征。作为一个副产品，我们表明在空间非均匀系统中，偶然零能模——其在所有实际用途上表现为马约拉纳零模（包括产生高度为 2e^2/h 的零偏电导峰）——即使在没有拓扑量子相变(TQPT)的情况下，也可随磁场增加而显现。但只有在能隙闭合及相关的TQPT之后，这些模才定域在系统边缘附近，从而实现最大拓扑保护。鉴于这些考虑，证明拓扑保护的马约拉纳对的非局域特性及其在系统经历TQPT之后才出现，成为当前凝聚态系统中寻找马约拉纳束缚态实验的关键任务。