Nuværende lyde fra Majorana-fermioner

Majorana fermioner er partikler, der er deres egne antipartikler. I det kondenserede stofs fysik, nul-energi Majorana fermioner adlyder ikke-abelske statistikker, og kan bruges i fejltolerant topologisk kvanteberegning. De er således genstand for omfattende undersøgelser. Imidlertid, da Majorana fermioner ikke bærer nogen elektrisk ladning, at opdage dem eksperimentelt er stadig en udfordring. En aktuel støjundersøgelse giver nu en direkte metode til påvisning af disse nye partikler.

Papiret, med titlen "Nuværende støj i et topologisk Josephson-kryds, " blev offentliggjort i SCIENCE KINA Fysik, Mekanik og astronomi , hvis tilsvarende forfattere er prof. Hua Jiang fra Soochow University og prof. X. C. Xie fra Peking University. Ved at bruge ikke-ligevægt Greens funktionsmetode, forfatterne analyserer strømmen over et topologisk Josephson-kryds og relaterede strømstøj, afslører forholdet mellem eksistensen af ​​Majorana-fermioner og ikke-ligevægtsstrømstøj.

Det er blevet forudsagt, at et topologisk Josephson-kryds kan være vært for to nul-energi Majorana-bundne tilstande ved dets grænseflader, hvis tidsvendingssymmetrien brydes. Disse bundne tilstande giver anledning til to 4π periodiske energi-fase-relationer, der svarer til forskellige pariteter og skærer hinanden. Sådanne energi-fase-forhold fører til en fraktioneret Josephson-effekt af samme periodicitet. Alligevel, i et realistisk system, det infinitesimale energigab, der åbnes af den endelige størrelseseffekt, vil genoprette 2π-periodiciteten. I uligevægt, de Majorana bundne tilstande kan overvinde dette energigab under en bias V. Teoretisk arbejde har forudsagt, at den nuværende støj udviser en top ved ω=eV på grund af koblingen mellem Majorana bundne tilstande og kontinuum. Imidlertid, disse Majorana-bundne tilstande kunne også koble kontinuummet efter en proces med flere Andreev-refleksioner sker ved grænsefladerne, resulterer i nye fænomener.

Baseret på metoden med ikke-ligevægt grøn funktion, forskerne undersøgte effekten af ​​de mange Andreev-refleksioner både i fravær og tilstedeværelse af en DC-forspænding. De viser, at ligevægtsstøjen og ligevægtsstrømmen udviser samme 2π-periodicitet som dem i konventionelle kryds på grund af den endelige størrelseseffekt. Imidlertid, faldene i ligevægtsstøjen indikerer signaturen af ​​den fraktionelle Josephson-effekt. På den anden side, de multiple Andreev-refleksioner inducerede toppe af endelig frekvens ikke-ligevægtsstøj, der optrådte ved ω =neV, at give et bevis for den eksperimentelle påvisning af disse Majorana-bundne tilstande.