2020年,中科院物理所第一篇Science
小纳米 纳米人 2020-01-12

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第一作者:Shiyu Zhu、Lingyuan Kong、Lu Cao、Hui Chen

通讯作者:高鸿钧、丁洪、张余洋

通讯单位:中国科学院物理研究所

 

量子位是构建大型可拓展量子计算机的基本单元,而形成量子位的关键在于:稳定且不受外界噪音干扰的量子态系统。马约拉纳零能模(MZMs)是空间定域、零能量、分数化的准粒子,服从非阿贝尔统计学,并有望实现拓扑量子计算。

 

研究表明,在一种可能具有马约拉纳模型的特殊超导材料中,量子信息被限域于其表面或边缘,从而为实现稳定的量子位提供了可行的方案。问题在于,虽然已经存在这样那样的间接证据,但是始终没有直接的证据证明马约拉纳模型的存在。

 

有鉴于此,中科院物理所高鸿钧、丁洪和张余洋等人通过隧穿耦合强度可变的扫描隧道谱(STS)研究了FeTe0.55Se0.45超导体中磁通涡旋束缚态的隧穿电导,为铁基超导中马约拉纳零能模的存在提供了定量新证据。

 

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实验中,作者观测了电导平台随隧穿耦合强度的变化,发现电导能接近甚至达到量子电导值2e2/h。相比之下,在有限能量涡旋束缚态,或是超导带隙外的电子态连续区,实验并未观测到电导平台。

 

综合以上,作者认为,所观测到的零能模电导平台是支撑FeTe0.55Se0.45中存在MZMs的有力证据。


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图1. 在FeTe0.55Se0.45上观察到零偏电导平台


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图2. 马约拉纳诱导的共振安德烈耶夫反射


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图3. 马约拉纳平台的电导变化


参考文献:

ShiyuZhu et al. Nearly quantized conductance plateau of vortex zero mode in aniron-based superconductor. Science 2020, 367, 189-192.

DOI:10.1126/science.aax0274

https://science.sciencemag.org/content/367/6474/189

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