新型超导纳米线材料中Majorana束缚态的能谱与输运特性

项目名称： 新型超导纳米线材料中Majorana束缚态的能谱与输运特性

项目编号： No.11604005

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2017

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 黄光耀

作者单位： 北京大学

项目金额： 15万元

中文摘要： 凝聚态系统中的Majorana费米子束缚态，由于其非阿贝尔统计特性，是“拓扑量子计算”能够实现的重要载体。而超导纳米线系统则是目前最具希望产生Majorana束缚态的平台之一。本项目主要从两个方面对超导纳米线系统的Majorana束缚态进行理论研究：一，在新型纳米线材料中，通过临近效应引入超导，计算能谱和相图，找到Majorana束缚态出现的参数；二，提出可行的新型纳米线器件结构设想：多端口的超导纳米线-量子点-超导纳米线结构，SQUID（超导量子干涉仪）纳米线器件等，通过非平衡格林函数方法计算其隧穿电导谱，提炼出Majorana束缚态的特征信号。我们希望能找到更多的关于Majorana束缚态在纳米线系统的证据，为最终制备出实用的器件奠定基础。

中文关键词： 纳米线；自旋轨道耦合；边缘态；拓扑超导；隧穿电导

英文摘要： The Majorana Fermion bound states in condensed matter physics are an important ingredient to realize topological quantum computation. Superconductor nanowire systems are one of the most promising platforms to host the Majorana bound states. This project studies superconductor nanowire systems from novel materials to practical devices. We focus on novel nanowire materials proximated by superconductor, and study the Majorana physics in these nanowire materials through calculating the energy spectrum and phase diagram. The practical new types of nanowire devices are proposed: multi-terminal superconductor nanowire-quantum dot-superconductor nanowire structure, SQUID type of nanowire structure etc. The tunnel conductances of the above structures are calculated through non-equilibrium Green's function method and the Majorana bound states related signals are extracted. We hope this research can provide more evidence of Majorana bound states in nanowire systems, and aim at the practical devices.

英文关键词： nanowire;spin orbit coupling;edge states;topological superconductor;tunnel conductance