Increased localization of Majorana modes in antiferromagnetic chains on superconductors
Increased localization of Majorana modes in antiferromagnetic chains on superconductors
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超导体反铁磁链中马约拉纳模式的局域化增强
DOI：
10.1103/physrevb.107.075410
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发表时间：
2023
影响因子：
3.7
通讯作者：
Rachel Stephan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Crawford Daniel;Mascot Eric;Shimizu Makoto;Wiesendanger Roland;Morr Dirk K.;Jeschke Harald O.;Rachel Stephan
磁体-超导体混合(MSH)系统是定制设计拓扑超导体的关键平台。理想情况下，一维MSH结构的末端将容纳Majorana零模(MZM)，这是拓扑量子计算的基本单位。然而，一些铁磁性(FM)链的实验显示了一幅更复杂的图景。由于MZM的间隙很小，因此相干长度很长，MZM可能会杂化并失去其拓扑保护。最近在Nb表面的实验表明，FM和反铁磁链(AFM)都可以被设计，磁序取决于链的晶体方向。虽然FM链很容易被理解，但AFM链就不那么好理解了。在这里，我们研究了两个受Nb表面启发的模型：一个是解释AFM链一般拓扑性质的最小模型，另一个是通过模拟邻近效应来更接近真实系统的扩展模型。我们发现，一般来说，对于AFM链，拓扑间隙比FM链大，因此AFM链的相干长度更短，导致MZM在这些链中的局域化更明显。虽然对于某些参数，AFM链在拓扑上可能是平凡的，但我们发现在这些情况下，添加一个相邻的链可以导致一个非平凡的系统，在每个链的末端都有一个MZM。
Magnet-superconductor hybrid (MSH) systems are a key platform for custom-designed topological superconductors. Ideally, the ends of a one-dimensional MSH structure will host Majorana zero-modes (MZMs), the fundamental unit of topological quantum computing. However, some experiments with ferromagnetic (FM) chains show a more complicated picture. Due to tiny gap sizes and hence long coherence lengths, MZMs might hybridize and lose their topological protection. Recent experiments on a niobium surface have shown that both FM and antiferromagnetic (AFM) chains may be engineered, with the magnetic order depending on the crystallographic direction of the chain. While FM chains are well understood, AFM chains are less so. Here, we study two models inspired by the niobium surface: A minimal model to elucidate the general topological properties of AFM chains and an extended model to more closely simulate a real system by mimicking the proximity effect. We find that, in general, for AFM chains, the topological gap is larger than for FM ones, and thus, coherence lengths are shorter for AFM chains, yielding more pronounced localization of MZMs in these chains. While for some parameters AFM chains may be topologically trivial, we find in these cases that adding an adjacent chain can result in a nontrivial system, with a single MZM at each chain end.
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影响因子：
19.6
作者：
Schneider, Lucas;Beck, Philip;Wiebe, Jens
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Küster F;Montero AM;Guimarães FSM;Brinker S;Lounis S;Parkin SSP;Sessi P
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Sessi P
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作者：
Beck P;Schneider L;Rózsa L;Palotás K;Lászlóffy A;Szunyogh L;Wiebe J;Wiesendanger R
通讯作者：
Wiesendanger R
DOI：
--
发表时间：
2006
期刊：
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影响因子：
--
作者：
Iroon Polytechniou-
通讯作者：
Iroon Polytechniou-