时间反演不变的 $Z_4$ 分数 Josephson 效应

我们研究了由量子自旋霍尔边缘态介导的 Josephson 结，并表明在时间反演对称性存在的情况下，电子 - 电子相互作用会导致无耗散的分数 Josephson 效应。令人惊讶的是，其周期为 $8\pi$，对应于 Josephson 频率 $eV/2\hbar$。我们估算了导致该效应的相互作用诱导的多体能级分裂的大小，并论证了可以利用隧穿谱学对其进行测量。对于强相互作用，我们表明该 Josephson 效应与超导体之间电荷为 $e/2$ 的准粒子的弱隧穿有关。我们的理论描述了一种四重基态简并，其类似于耦合的“分数”Majorana 模式，但受时间反演对称性保护。