超导导线中 $\pi$ 相位缠绕结的拓扑性质

我们在理论上研究了在各种邻近诱导的一维超导模型中含有 $\pi$ 相移的约瑟夫森结。拓扑超导体的显著实验特征之一，即分数量子化的 $4\pi$ 周期约瑟夫森效应，与此类结中特征性零能束缚态的出现密切相关。我们对一种更普遍的 $\pi$ 结——被称为“相位缠绕”结——进行了详细分析，其中序参量的相位旋转角度 $\pi$ 而其绝对值保持有限。此类结具有不同性质，从拓扑视角看亦如此，且不存在受保护的零能模。我们比较了此类结在拓扑（$p$-波）与平庸（$s$-波）超导导线中的现象学，并简要讨论了可能的实验探测手段。此外，我们提出了一种拓扑场论，可对具有对应于 $\pi$ 结的缺陷的导线给出极小描述。该有效理论是描述二维拓扑超导体半涡旋中马约拉纳束缚态的类似理论的一维版本。