進展 近鄰超導中具有耗散的Floquet Majorana模

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Majorana模由於其獨特的統計性質成為當前凝聚態物理研究的一大熱點。在傳統凝聚態體系中,Majorana模是一個零能模,這是因為在超導體中,只有零能時,體系具有粒子-空穴的對稱性。實現非零能Majorana模的一種方式是考慮對體系實現周期驅動,在這種情況下,我們不僅僅可以通過驅動調控出Floquet Majorana零模(FMZM),也可以調控出能量不為零的Floquet Majorana pi模(FMPM),這種模的能量可以是半個驅動頻率Ω(見圖1)。究其原因,這是因為在能量為Ω/2處,可以出現拓撲非平凡的能帶反轉。

電信業務https://www.xinseopr.com/170864-21/20210326114010/image_0.jpgAC FAN
圖1: (a)產生Floquet Majorana的系統示意圖;(b)動量空間能帶;(c) 實空間FMZM/FMPM 模

但是,到目前為止,對Floquet Majorana的研究,只是停留在Floquet拓撲能帶理論框架下的理想拓撲超導態中。對於實際系統,由於Floquet系統存在耗散以及有着不同能量的多種Floquet Majorana模,理論上沒有很好的模型和方法去處理這樣的系統。

最近,中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心凝聚態理論與材料計算重點實驗室T06課題組胡江平研究員指導的博士生楊哲森(現卡弗里理論科學研究所博士後),與清華大學的劉東教授、楊清鴻博士合作,借助於Keldysh格林函數方法,詳細討論了具有耗散的Floquet近鄰拓撲超導的問題。通過理論計算發現,能量不為零的FMPM不穩定,外界超導的耗散可以將FMPM破壞掉。如下圖2所示,在理想超導極限下,系統同時存在FMZM和FMPM;當外界超導的能隙慢慢變小時,我們可以看到FMPM的共振峰慢慢消失,這意味FMPM被耗散破壞掉。為了刻畫這一結果以及計算Floquet Majorana的準粒子壽命,研究組進一步提出了一個Floquet Majorana中毒模型,為研究具有耗散的Floquet拓撲系統提供了理論基礎。


相關研究成果發表於Phys. Rev. Lett. 126 086801(2021)


轉當降息https://www.xinseopr.com/170864-21/20210326114010/image_1.jpg
圖2: Floquet Majorana 隨超導能系大小的演化:(a)能帶;(b)態密度分佈。

該工作得到了科技部重點研發計劃(2016YFA0302400, 2017YFA0303100)、國家自然科學基金委員會(11674370, 11888101)和中國科學院(XXH13506-202, XDB33000000, XDB28000000)的資助。

編輯:C&C


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