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Majorana零模式的电导与低压振荡散粒噪声

颜志猛 王静 郭健宏

Majorana零模式的电导与低压振荡散粒噪声

颜志猛, 王静, 郭健宏
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  • Majorana零能量模式是自身的反粒子,在拓扑量子计算中有重要应用.本文研究量子点与拓扑超导纳米线混合结构,通过量子点的输运电荷检测Majorana零模式.利用量子主方程方法,发现有无Majorana零模式的电流与散粒噪声存在明显差别.零模式导致稳态电流差呈反对称,在零偏压处显示反常电导峰.电流差随零模式分裂能的增大而减小,随量子点与零模式耦合的增强而增大.另一方面,零模式导致低压散粒噪声相干振荡,零频噪声显著增强.分裂能导致相干振荡愈加明显且零频噪声减小,而量子点与零模式的耦合使零频噪声增强.当量子点与电极非对称耦合时,零模式使电子由反聚束到聚束输运,亚泊松噪声增强为超泊松噪声.稳态电流差结合低压振荡的散粒噪声能够揭示Majorana零模式是否存在.
      通信作者: 郭健宏, gjhaso@163.com
    • 基金项目: 北京市教委科研基金(批准号:KM201210028008)资助的课题.
    [1]

    Wilczek F 2009 Nat. Phys. 5 614

    [2]

    Elliott S R, Franz M 2015 Rev. Mod. Phys. 87 137

    [3]

    Moore G, Read N 1991 Nucl. Phys. B 360 362

    [4]

    Nayak C, Wilczek F 1996 Nucl. Phys. B 479 529

    [5]

    Nayak C, Simon S H, Stern A, Freedman M, DasSarma S 2008 Rev. Mod. Phys. 80 1083

    [6]

    Alicea J 2012 Rep. Prog. Phys. 75 076501

    [7]

    Sau J D, Lutchyn R M, Tewari S, DasSarma S 2010 Phys. Rev. Lett. 104 040502

    [8]

    Lutchyn R M, Sau J D, DasSarma S 2010 Phys. Rev. Lett. 105 077001

    [9]

    Oreg Y, Refael G, Oppen F V 2010 Phys. Rev. Lett. 105 177002

    [10]

    Mourik V, Zuo K, Frolov S M, Plissard S R, Bakkers E P A M, Kouwenhoven L P 2012 Science 336 1003

    [11]

    Das A, Ronen Y, Most Y, Oreg Y, Heiblum M, Shtrikman H 2012 Nat. Phys. 8 887

    [12]

    Deng M T, Yu C L, Huang G Y, Larsson M, Caroff P, Xu H Q 2012 Nano Lett. 12 6414

    [13]

    Nadj-Perge S, Drozdov I K, Li J, Chen H, Jeon S, Seo J, MacDonald A H, Bernevig B A, Yazdani A 2014 Science 346 602

    [14]

    Albrecht S M, Higginbotham A P, Madsen M, Kuemmeth F, Jespersen T S, Nygard J, Krogstrup P, Marcus C M 2016 Nature 531 206

    [15]

    Deng M T, Vaitiekenas S, Hansen E B, Danon J, Leijnse M, Flensberg K, Nygard J, Krogstrup P, Marcus C M 2016 Science 354 1557

    [16]

    Nichele F, Drachmann A C C, Whiticar A M, O'Farrell E C T, Suominen H J, Fornieri A, Wang T, Gardner G C, Thomas C, Hatke A T, Krogstrup P, Manfra M J, Flensberg K, Marcus C M 2017 Phys. Rev. Lett. 119 136803

    [17]

    Zhang H, Gl , Conesa-Boj S, Nowak M P, Wimmer M, Zuo K, Mourik V, de Vries F K, van Veen J, de Moor M W A, Bommer J D S, van Woerkom D J, Car D, Plissard S R, Bakkers E P A M, Quintero-Prez M, Cassidy M C, Koelling S, Goswami S, Watanabe K, Taniguchi T, Kouwenhoven L P 2017 Nat. Commun. 8 16025

    [18]

    Alicea J, Oreg Y, Refael G, von Oppen F, Fisher M P A 2011 Nat. Phys. 7 412

    [19]

    Haim A, Berg E, von Oppen F, Oreg Y 2015 Phys. Rev. Lett. 114 166406

    [20]

    Bolech C J, Demler E 2007 Phys. Rev. Lett. 98 237002

    [21]

    Bagrets D, Altland A 2012 Phys. Rev. Lett. 109 227005

    [22]

    Goldhaber-Gordon D, Shtrikman H, Mahalu D, Abusch-Magder D, Meirav U, Kastner M 1998 Nature 391 156

    [23]

    Kells G, Meidan D, Brouwer P W 2012 Phys. Rev. B 86 100503

    [24]

    Liu D E, Baranger H U 2011 Phys. Rev. B 84 201308

    [25]

    Cao Y, Wang P, Xiong G, Gong M, Li X Q 2012 Phys. Rev. B 86 115311

    [26]

    Chen Q, Chen K Q, Zhao H K 2014 J. Phys.: Condens. Matter 26 315011

    [27]

    Li Z Z, Lam C H, You J Q 2015 Sci. Rep. 5 11416

    [28]

    Shang E M, Pan Y M, Shao L B, Wang B G 2014 Chin. Phys. B 23 057201

    [29]

    Gong W J, Zhang S F, Li Z C, Yi G, Zheng Y S 2014 Phys. Rev. B 89 245413

    [30]

    Jiang C, Lu G, Gong W J 2014 J. Appl. Phys. 116 103704

    [31]

    Gong W J, Zhao Y, Gao Z, Zhang S F 2015 Curr. Appl. Phys. 15 520

    [32]

    Wang S K, Jiao H J, Li F, Li X Q 2007 Phys. Rev. B 76 125416

    [33]

    Li X Q, Cui P, Yan Y J 2005 Phys. Rev. Lett. 94 066803

    [34]

    Luo J Y, Li X Q, Yan Y J 2007 Phys. Rev. B 76 085325

    [35]

    DasSarma S, Sau J D, Stanescu T D 2012 Phys. Rev. B 86 220506

    [36]

    Thielmann A, Hettler M H, Knig J, Schn G 2003 Phys. Rev. B 68 115105

    [37]

    Aghassi J, Thielmann A, Hettler M H, Schn G 2006 Phys. Rev. B 73 195323

  • [1]

    Wilczek F 2009 Nat. Phys. 5 614

    [2]

    Elliott S R, Franz M 2015 Rev. Mod. Phys. 87 137

    [3]

    Moore G, Read N 1991 Nucl. Phys. B 360 362

    [4]

    Nayak C, Wilczek F 1996 Nucl. Phys. B 479 529

    [5]

    Nayak C, Simon S H, Stern A, Freedman M, DasSarma S 2008 Rev. Mod. Phys. 80 1083

    [6]

    Alicea J 2012 Rep. Prog. Phys. 75 076501

    [7]

    Sau J D, Lutchyn R M, Tewari S, DasSarma S 2010 Phys. Rev. Lett. 104 040502

    [8]

    Lutchyn R M, Sau J D, DasSarma S 2010 Phys. Rev. Lett. 105 077001

    [9]

    Oreg Y, Refael G, Oppen F V 2010 Phys. Rev. Lett. 105 177002

    [10]

    Mourik V, Zuo K, Frolov S M, Plissard S R, Bakkers E P A M, Kouwenhoven L P 2012 Science 336 1003

    [11]

    Das A, Ronen Y, Most Y, Oreg Y, Heiblum M, Shtrikman H 2012 Nat. Phys. 8 887

    [12]

    Deng M T, Yu C L, Huang G Y, Larsson M, Caroff P, Xu H Q 2012 Nano Lett. 12 6414

    [13]

    Nadj-Perge S, Drozdov I K, Li J, Chen H, Jeon S, Seo J, MacDonald A H, Bernevig B A, Yazdani A 2014 Science 346 602

    [14]

    Albrecht S M, Higginbotham A P, Madsen M, Kuemmeth F, Jespersen T S, Nygard J, Krogstrup P, Marcus C M 2016 Nature 531 206

    [15]

    Deng M T, Vaitiekenas S, Hansen E B, Danon J, Leijnse M, Flensberg K, Nygard J, Krogstrup P, Marcus C M 2016 Science 354 1557

    [16]

    Nichele F, Drachmann A C C, Whiticar A M, O'Farrell E C T, Suominen H J, Fornieri A, Wang T, Gardner G C, Thomas C, Hatke A T, Krogstrup P, Manfra M J, Flensberg K, Marcus C M 2017 Phys. Rev. Lett. 119 136803

    [17]

    Zhang H, Gl , Conesa-Boj S, Nowak M P, Wimmer M, Zuo K, Mourik V, de Vries F K, van Veen J, de Moor M W A, Bommer J D S, van Woerkom D J, Car D, Plissard S R, Bakkers E P A M, Quintero-Prez M, Cassidy M C, Koelling S, Goswami S, Watanabe K, Taniguchi T, Kouwenhoven L P 2017 Nat. Commun. 8 16025

    [18]

    Alicea J, Oreg Y, Refael G, von Oppen F, Fisher M P A 2011 Nat. Phys. 7 412

    [19]

    Haim A, Berg E, von Oppen F, Oreg Y 2015 Phys. Rev. Lett. 114 166406

    [20]

    Bolech C J, Demler E 2007 Phys. Rev. Lett. 98 237002

    [21]

    Bagrets D, Altland A 2012 Phys. Rev. Lett. 109 227005

    [22]

    Goldhaber-Gordon D, Shtrikman H, Mahalu D, Abusch-Magder D, Meirav U, Kastner M 1998 Nature 391 156

    [23]

    Kells G, Meidan D, Brouwer P W 2012 Phys. Rev. B 86 100503

    [24]

    Liu D E, Baranger H U 2011 Phys. Rev. B 84 201308

    [25]

    Cao Y, Wang P, Xiong G, Gong M, Li X Q 2012 Phys. Rev. B 86 115311

    [26]

    Chen Q, Chen K Q, Zhao H K 2014 J. Phys.: Condens. Matter 26 315011

    [27]

    Li Z Z, Lam C H, You J Q 2015 Sci. Rep. 5 11416

    [28]

    Shang E M, Pan Y M, Shao L B, Wang B G 2014 Chin. Phys. B 23 057201

    [29]

    Gong W J, Zhang S F, Li Z C, Yi G, Zheng Y S 2014 Phys. Rev. B 89 245413

    [30]

    Jiang C, Lu G, Gong W J 2014 J. Appl. Phys. 116 103704

    [31]

    Gong W J, Zhao Y, Gao Z, Zhang S F 2015 Curr. Appl. Phys. 15 520

    [32]

    Wang S K, Jiao H J, Li F, Li X Q 2007 Phys. Rev. B 76 125416

    [33]

    Li X Q, Cui P, Yan Y J 2005 Phys. Rev. Lett. 94 066803

    [34]

    Luo J Y, Li X Q, Yan Y J 2007 Phys. Rev. B 76 085325

    [35]

    DasSarma S, Sau J D, Stanescu T D 2012 Phys. Rev. B 86 220506

    [36]

    Thielmann A, Hettler M H, Knig J, Schn G 2003 Phys. Rev. B 68 115105

    [37]

    Aghassi J, Thielmann A, Hettler M H, Schn G 2006 Phys. Rev. B 73 195323

  • [1] 周洋, 郭健宏. 双量子点结构中Majorana费米子的噪声特性. 物理学报, 2015, 64(16): 167302. doi: 10.7498/aps.64.167302
    [2] 施振刚, 文伟, 谌雄文, 向少华, 宋克慧. 双量子点电荷比特的散粒噪声谱. 物理学报, 2010, 59(5): 2971-2975. doi: 10.7498/aps.59.2971
    [3] 董正超, 邢定钰, 董锦明. 铁磁-超导隧道结中的散粒噪声. 物理学报, 2001, 50(3): 556-560. doi: 10.7498/aps.50.556
    [4] 宋志军, 吕昭征, 董全, 冯军雅, 姬忠庆, 金勇, 吕力. 极低温散粒噪声测试系统及隧道结噪声测量. 物理学报, 2019, 68(7): 070702. doi: 10.7498/aps.68.20190114
    [5] 蓝康, 杜倩, 康丽莎, 姜露静, 林振宇, 张延惠. 基于量子点接触的开放双量子点系统电子转移特性. 物理学报, 2020, 69(4): 040504. doi: 10.7498/aps.69.20191718
    [6] 张志勇, 王太宏. 用散粒噪声测量碳纳米管中Luttinger参数. 物理学报, 2004, 53(3): 942-946. doi: 10.7498/aps.53.942
    [7] 陈文豪, 杜磊, 何亮, 陈华, 孙鹏, 王婷岚, 庄奕琪, 包军林. 电子器件散粒噪声测试方法研究. 物理学报, 2011, 60(5): 050704. doi: 10.7498/aps.60.050704
    [8] 贾晓菲, 杜磊, 唐冬和, 王婷岚, 陈文豪. 准弹道输运纳米MOSFET散粒噪声的抑制研究. 物理学报, 2012, 61(12): 127202. doi: 10.7498/aps.61.127202
    [9] 陈 华, 杜 磊, 庄奕琪. 相干介观系统中散粒噪声的Monte Carlo模拟方法研究. 物理学报, 2008, 57(4): 2438-2444. doi: 10.7498/aps.57.2438
    [10] 董正超, 梁志鹏. 半导体/磁性d波超导隧道结中的散粒噪声. 物理学报, 2010, 59(2): 1288-1293. doi: 10.7498/aps.59.1288
    [11] 陈华, 杜磊, 牛文娟, 庄奕琪. Rashba自旋轨道耦合作用下电荷流散粒噪声与自旋极化的关系研究. 物理学报, 2009, 58(8): 5685-5692. doi: 10.7498/aps.58.5685
    [12] 安兴涛, 李玉现, 刘建军. 介观物理系统中的噪声. 物理学报, 2007, 56(7): 4105-4112. doi: 10.7498/aps.56.4105
    [13] 唐冬和, 杜磊, 王婷岚, 陈华, 陈文豪. 纳米尺度MOSFET过剩噪声的定性分析. 物理学报, 2011, 60(10): 107201. doi: 10.7498/aps.60.107201
    [14] 颜晓红, 邓宇翔, 唐娜斯. 量子点环的电子输运研究. 物理学报, 2006, 55(4): 2027-2032. doi: 10.7498/aps.55.2027
    [15] 琚鑫, 郭健宏. 点间耦合强度对三耦合量子点系统微分电导的影响. 物理学报, 2011, 60(5): 057302. doi: 10.7498/aps.60.057302
    [16] 侯春风, 郭汝海. 椭圆柱形量子点的能级结构. 物理学报, 2005, 54(5): 1972-1976. doi: 10.7498/aps.54.1972
    [17] 周亮亮, 吴宏博, 李学铭, 唐利斌, 郭伟, 梁晶. ZrS2量子点: 制备、结构及光学特性. 物理学报, 2019, 68(14): 148501. doi: 10.7498/aps.68.20190680
    [18] 张盼君, 孙慧卿, 郭志友, 王度阳, 谢晓宇, 蔡金鑫, 郑欢, 谢楠, 杨斌. 含有量子点的双波长LED的光谱调控. 物理学报, 2013, 62(11): 117304. doi: 10.7498/aps.62.117304
    [19] 刘志民, 赵谡玲, 徐征, 高松, 杨一帆. 红光量子点掺杂PVK体系的发光特性研究. 物理学报, 2014, 63(9): 097302. doi: 10.7498/aps.63.097302
    [20] 何月娣, 徐征, 赵谡玲, 刘志民, 高松, 徐叙瑢. 混合量子点器件电致发光的能量转移研究. 物理学报, 2014, 63(17): 177301. doi: 10.7498/aps.63.177301
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-11-02
  • 修回日期:  2018-07-03
  • 刊出日期:  2018-09-20

Majorana零模式的电导与低压振荡散粒噪声

  • 1. 首都师范大学物理系, 北京 100048
  • 通信作者: 郭健宏, gjhaso@163.com
    基金项目: 

    北京市教委科研基金(批准号:KM201210028008)资助的课题.

摘要: Majorana零能量模式是自身的反粒子,在拓扑量子计算中有重要应用.本文研究量子点与拓扑超导纳米线混合结构,通过量子点的输运电荷检测Majorana零模式.利用量子主方程方法,发现有无Majorana零模式的电流与散粒噪声存在明显差别.零模式导致稳态电流差呈反对称,在零偏压处显示反常电导峰.电流差随零模式分裂能的增大而减小,随量子点与零模式耦合的增强而增大.另一方面,零模式导致低压散粒噪声相干振荡,零频噪声显著增强.分裂能导致相干振荡愈加明显且零频噪声减小,而量子点与零模式的耦合使零频噪声增强.当量子点与电极非对称耦合时,零模式使电子由反聚束到聚束输运,亚泊松噪声增强为超泊松噪声.稳态电流差结合低压振荡的散粒噪声能够揭示Majorana零模式是否存在.

English Abstract

参考文献 (37)

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