时间反演不变拓扑超导

拓扑超导体的特征是在体相具有配对能隙，而在边界具有无能隙自伴 Majorana 模式。在一维中，这些是束缚于两端的零能模，而在二维中这些是沿边缘运动的手性无能隙模。Majorana 模式因其奇异性质（包括非阿贝尔交换统计）而备受关注。在实现拓扑超导方面的进展已通过结合自旋轨道耦合、常规超导性与磁性取得。然而，受保护的 Majorana 模式的存在本质上并不要求磁场破坏时间反演对称性。事实上，成对 Majorana 模式可居于时间反演不变拓扑超导体（TRITOPS）的边界。正是时间反演对称性保护了这一所谓的 Majorana Kramers 对不至于打开能隙。这类似于二维拓扑绝缘体情形，其一对螺旋无能隙边界模受时间反演对称性保护。实现 TRITOPS 相将是拓扑物质相研究中的重大进展。本文中我们描述 TRITOPS 相的物理性质，并综述近期在一维和二维凝聚态系统中构造与探测它们的提案。我们主要聚焦于外禀超导体，其中超导性通过邻近效应引入。我们强调吸引与排斥电子-电子相互作用之间的相互作用作为基本机制的作用。在讨论 TRITOPS 相的探测时，我们聚焦于 Majorana Kramers 对的物理印记，并综述可揭示其存在的输运测量提案。