Detecting Majorana modes through Josephson junction ring-quantum dot hybrid architectures
Detecting Majorana modes through Josephson junction ring-quantum dot hybrid architectures
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通过约瑟夫森结环量子点混合架构检测马约拉纳模式
DOI：
10.1016/j.jpcs.2018.02.017
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发表时间：
2019
影响因子：
4
通讯作者：
Pereg-Barnea, T.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Rodríguez-Mota, Rosa;Vishveshwara, Smitha;Pereg-Barnea, T.
凝聚态系统中Majorana零能量模式的明确特征和相关电子宇称态的操纵是高度追求的基本原因以及拓扑量子计算的前景。在本文中，我们证明了一个环的约瑟夫森耦合拓扑超导岛线程的磁通量和附加到一个量子点作为一个很好的宇称控制探针的马约拉纳模式物理。作为穿过环的磁通量的函数，标准约瑟夫森耦合产生对应于2 π相位差周期性的Φ 0= h/（2 e）周期性特征。相比之下，马约拉纳模式辅助隧穿提供了与单电子过程相关联的具有2 Φ 0（4 π相位差）周期性的附加特征。我们发现，增加环中岛的数量增强了基态能量中所需的4 π周期分量的可见性。此外，作为一种独特的表征工具，调整量子点的占据能量允许环中受控的基态宇称变化，从而实现Φ 0和2 Φ 0周期性之间的切换。
Unequivocal signatures of Majorana zero energy modes in condensed matter systems and manipulation of the associated electron parity states are highly sought after for fundamental reasons as well as for the prospect of topological quantum computing. In this paper, we demonstrate that a ring of Josephson coupled topological superconducting islands threaded by magnetic flux and attached to a quantum dot acts as an excellent parity-controlled probe of Majorana mode physics. As a function of flux threading through the ring, standard Josephson coupling yields a Φ 0= h/(2 e) periodic features corresponding to 2 π phase difference periodicity. In contrast, Majorana mode assisted tunneling provides additional features with 2 Φ 0 (4 π phase difference) periodicity, associated with single electron processes. We find that increasing the number of islands in the ring enhances the visibility of the desired 4 π periodic components in the groundstate energy. Moreover as a unique characterization tool, tuning the occupation energy of the quantum dot allows controlled groundstate parity changes in the ring, enabling a toggling between Φ 0 and 2 Φ 0 periodicity.
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