Engineering parafermions in helical Luttinger liquids
Engineering parafermions in helical Luttinger liquids
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螺旋路廷格液体中的工程参数
DOI：
10.1117/12.2595632
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Rokhinson, Leonid
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lyanda-Geller, Yuli;Ponomarenko, Vadim;Wang, Ying;Rokhinson, Leonid
导致通用量子计算的对偶子或斐波那契任意子需要强相互作用的系统。一个领先的竞争者是分数量子霍尔效应，其中螺旋通道可以从反传播手性模式中产生。这些模式被认为是弱相互作用的。然而，在2/3填充分数量子霍尔效应的螺旋通道中的输运实验表明，在极化和非极化量子霍尔液体之间的边界上，通过螺旋通道的电流比预期的小9倍。当边界附近的原子核自旋极化时，该电流可以增加三倍。我们发展了一种强相互作用螺旋态的微观理论，并证明了在极化和非极化分数量子霍尔液体中出现的螺旋Luttinger液体表现为不均匀分布的电荷、自旋和中性模式。结果表明，在强耦合条件下，样品边缘出现了相反自旋极化的反传播模式，为产生邻近拓扑超导和准介子提供了可行的途径。目前，在强相互作用图像下的计算结果与实验数据吻合较好。
Parafermions or Fibonacci anyons leading to universal quantum computing, require strongly interacting systems. A leading contender is the fractional quantum Hall effect, where helical channels can arise from counter- propagating chiral modes. These modes have been considered weakly interacting. However, experiments on transport in helical channels in the fractional quantum Hall effect at a 2/3 filling shows current passing through helical channels on the boundary between polarized and unpolarized quantum Hall liquids nine-fold smaller than expected. This current can increase three-fold when nuclei near the boundary are spin polarized. We develop a microscopic theory of strongly interacting helical states and show that emerging helical Luttinger liquid manifests itself as unequally populated charge, spin and neutral modes in polarized and unpolarized fractional quantum Hall liquids. We show that at strong coupling counter-propagating modes of opposite spin polarization emerge at the sample edges, providing a viable path for generating proximity topological superconductivity and parafermions. Current, calculated in strongly interacting picture is in agreement with the experimental data.
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