一维局部磁对称保护的维局拓扑超导相

2022-01-21 07:32:00童初思导读拓扑超导体(TSC)是一种新的拓扑量子态，在本体中具有完全超导的部磁保护带隙结构，但它们在边界处支持称为Majorana零模式(MZM)的对称的拓导相无间隙激发。由于它

拓扑超导体(TSC)是扑超一种新的拓扑量子态，在本体中具有完全超导的维局带隙结构，但它们在边界处支持称为Majorana零模式(MZM)的部磁保护无间隙激发。由于它们的对称的拓导相非局部相关性和非阿贝尔统计性质，因此提出了MZM作为拓扑量子计算的扑超量子位。因此，维局在TSC材料中搜索和操作MZM现在是部磁保护凝聚态物理中的重要主题。

要确定TSC，对称的拓导相首先应确定其拓扑分类。扑超拓扑分类高度依赖于对称性，维局包括时间反转对称性，部磁保护粒子-孔对称性，对称的拓导相尤其是晶体对称性。不考虑晶体对称性，一维超导体的Bogoliubov-deGennes(BdG)哈密顿量仅具有Z2分类。镜面反射对称性和旋转对称性可以将分类提高到Z级。然而，具有一般磁对称性的超导体的拓扑分类仍然是一个悬而未决的问题。

在总部位于北京的《科学评论》上发表的新研究文章中，来自武汉的华中科技大学和新泽西州的普林斯顿大学的科学家提出了通过检查兼容性来分类拓扑超导相的方法。在不同的MZM之间。合著者邹金玉，谢庆，宋志达和徐刚分析了具有局部磁对称(LMS)的带隙超导线的拓扑分类。他们发现，可以在M x T或C 2z T不变导线中实现有效的BDI类TSC 。值得注意的是，发现了新的TSC相，其特征是在C 4z T情况下Zh不变，在C6zT情况下Zhoplus Zc不变。

在标题为“ 局部磁对称下的新型拓扑超导体 ”的文章中。作者专注于LMS T'= M x T，C 2z T，C 4z T和C 6z的一维超导线T.“ T'的操作不会改变电子的位置。因此，它像时间反转算符一样作用于BdG哈密顿量”。将T'和粒子-孔对称性P结合起来可得出手性对称性S = T'P。BdG哈密顿量可以根据手性对称采用对角线形式。MZM是手性对称S的本征态。作者发现“具有手性特征值s和-s的MZM可以相互耦合并被消除。” 按照指南，他们分析了一维超导线末端的MZM与LMS的兼容性，并总结了其拓扑分类，如表I所示。

M x T和C 2z T情况等同于具有手性拓扑不变Zc的BDI类。C4zT情况的特征是螺旋Z h不变，表示超导线末端有多个Majorana Kramer对。在C 6z T情况下，“整个BdG哈密顿量的拓扑由Z h oplus Z c分类”。在这种新颖的拓扑阶段中，“螺旋和手性MZM可以共存”。

科学家补充说：“为了说明使用LMS C 4z T 的TSC相，我们沿z方向构建了一维反铁磁链。” 他们给出了模型的拓扑相图。“在非平凡的TSC阶段，开放量子线在其末端捕获了整数对MZM。” 他们还通过数值和分析计算显示了MZM。

他们在文章结尾预测：“这些结果不仅丰富了1-D TSC的种类，而且为新型2-D和3-D TSC的构建提供了丰富的基础。”可以在y方向上耦合一维TSC来构建二维TSC。动量空间中的高对称线ky = 0和ky = pi保留了一维LMS。通过适当的参数，ky = 0和ky = pi线可以属于到不同的拓扑相位，并导致连接导带和价带的无间隙传播马约拉纳边态。”