多量子点结构与马约拉纳束缚态耦合系统的量子输运

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近年来,Majorana费米子因为在固体物理中的发展而吸引了越来越多的注意。Majorana费米子,其反粒子是它本身,因为其独特的非阿贝尔交换统计的物理特性使其在拓扑量子计算领域有很大的潜在应用。据报道,当一个具有强自旋-轨道相互作用和塞曼分裂的超导体纳米线被放置在临近于一个S波超导体的表面时,在这个超导体纳米线的末端会产生Majorana束缚态,这意味着Majorana费米子可以在固体中实现,其应用也就变得更为可行。然而,怎么检测与验证Majorana束缚态的存在仍然是一个复杂且难以解决的问题,有几个可行性较高的方案,而量子点结构因为结构简单、现象独特而明显,因此成为其中之一比较有希望用来检测Majorana束缚态存在的装置。在本文中,我们提出了两种多量子点结构与Majorana束缚态耦合系统,其中之一为四量子点组成的菱形结构,每个量子点与相邻的两个量子点相耦合,而Majorana束缚态可能与其中任意一个量子点相耦合,研究发现,在Majorana束缚态耦合到与两电极相连接的量子点上时,零偏压电导值会发生明显变化,其值恰好变为原来的一半,当Majorana束缚态耦合到中间量子点上时,零偏压电导值无变化。另外一种结构是一种量子点对组成的量子点链结构,每个悬挂在主链上的悬挂量子点与Majorana束缚态有一个可能的耦合,结果发现,只有当Majorana束缚态与第一对量子点有耦合时,零偏压电导值才会发生明显变化,即原来中间的绝缘带隙消失。这两种量子点结构与Majorana束缚态耦合的特殊效应,可以帮助我们理解Majorana束缚态与量子点结构的耦合机制,同时,利用这种特殊效应,也可作为实验上检测Majorana束缚态存在的可行方案。
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