量子自旋霍尔效应及其相关输运性质研究

量子自旋霍尔态及拓扑绝缘体的能带均具有一个非平庸的、时间反演不变的Z2拓扑不变量，从而导致了它们具有受此拓扑不变量保护的稳定边缘态或表面态，与之相伴的科学问题受到物理工作者的广泛关注。本项目拟采用非平衡Green 函数、Landauer-Buttiker 公式及散射理论研究量子自旋霍尔态及拓扑绝缘体在极端条件下的量子输运性质。研究附着铁磁边条的情况下量子自旋霍尔体系的输运特征，量子自旋霍尔边缘态、体态随铁磁条强度的演化特征，证实体态向Snake state的演化，分析Snake state起源、特征及对输运性质的贡献；研究拓扑绝缘体混合系统中Majorana费米子在多种杂质影响下的输运行为，证实Majorana费米子具有强的抗退相干特性，同时寻找Majorana费米子实现量子计算最适宜条件。该研究不仅具有基础研究的科学价值，也是量子计算和量子信息技术所必需的前期研究工作。