Jackiw-Rebbi nul-mode:Realisering af ikke-abelsk fletning i ikke-Majorana-system

Som en vigtig gren af ​​kvanteberegning, topologisk kvanteberegning har trukket omfattende opmærksomhed for at have store fordele såsom fejltolerance. Topologisk kvanteberegning er baseret på den ikke-abelske fletning af kvantetilstande, hvor den ikke-abiske fletning inden for kvantestatistik er stærkt relateret til kvantestaternes ikke-lokalitet. Udforskningen af ​​topologisk kvanteberegning i de sidste to årtier er hovedsageligt fokuseret på Majorana fermion (eller dens nul-energi inkarnation kendt som Majorana nul-mode), en eksotisk partikel, der besidder ikke-abelske statistikker og kendt for sin anti-partikel at være sig selv.

Jackiw-Rebbi zero-mode blev først rejst inden for højenergifysik i 1970'erne. Med den voksende betydning af topologi inden for det kondenserede stofs fysik, konceptet Jackiw-Rebbi nul-tilstand blev også vedtaget for at henvise til den topologisk beskyttede nul-tilstand i grænsen af ​​topologiske isolatorer. I modsætning til Majorana nul-mode kun præsenteret med en ikke-forsvindende superledende rækkefølge parameter, Jackiw-Rebbi nul-tilstand er ikke selvkonjugeret og kan derfor præsenteres selv i fravær af partikel-hul-symmetri.

For nylig, i en forskningsartikel med titlen "Dobbeltfrekvens Aharonov-Bohm-effekt og ikke-Abelske fletningsegenskaber af Jackiw-Rebbi nul-mode, " offentliggjort i National Science Review , forskere fra fire universiteter, herunder Peking University og Xi'an Jiaotong University, hævdede en ny metode, der realiserer ikke-abelsk fletning. Medforfattere Yijia Wu, Haiwen Liu, Jie Liu, Hua Jiang, og X. C. Xie demonstrerede, at Jackiw-Rebbi-nultilstandene, der i vid udstrækning findes i topologiske isolatorer, også understøtter ikke-abelsk fletning.

I dette arbejde, forfatterne konstruerede Jackiw-Rebbi nul-tilstande i en quantum spin Hall isolator. Ved at vise Aharonov-Bohm-oscillationsfrekvensen for Jackiw-Rebbi nul-mode mellemtransport fordobles, de hævdede, at Majorana nul-tilstand kan ses som et særligt tilfælde af Jackiw-Rebbi nul-tilstand med partikel-hul symmetri. I metoden til numerisk simulering, de demonstrerede også, at ikke-abelske fletningsegenskaber udvises af Jackiw-Rebbi nul-modes i fravær af superledning. Forfatterne mente, at disse resultater ikke kun gør teoretiske fremskridt og udviser de charmerende egenskaber ved Jackiw-Rebbi nul-mode, men giver også mulighed for at realisere topologisk kvanteberegning i et ikke-Majorana (ikke-superledning) system.

Denne seneste forskning fremlagde også en generaliseret og kontinuerligt indstillelig fusionsregel i topologisk kvanteberegning, når degenerationen af ​​Jackiw-Rebbi nul-modes ophæves. Forfatterne konkluderede, at Jackiw-Rebbi zero-mode kunne være en ny kandidat til topologisk kvanteberegning og har yderligere fordele sammenlignet med sin Majorana-fætter:(1) superledningsevnen er ikke længere nødvendig; (2) har generaliseret fusionsregel; og (3) energigabet er generelt større.