Osobennosti otklika mayoranovskikh kvazichastits v sverkhprovodyashchikh provolokakh (Miniobzor)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В прошедшее десятилетие наблюдался рост интереса к гибридным квазиодномерным системам, в которых полупроводниковая внутренняя часть покрыта сверхпроводником (так называемая core/shell структура). В качестве полупроводников выбираются материалы с большой величиной спин-орбитальной связи и g-фактором (InAs, InSb). Эффект близости позволяет рассматривать такие объекты как сверхпроводящие проволоки, в которых было предсказано существование майорановских состояний. В обзоре кратко приводится современное состояние экспериментальных исследований, нацеленных на детектирование майорановских квазичастичных возбуждений в сверхпроводящих проволоках. Кроме того, обсуждаются перспективы использования интерференционной геометрии устройств, содержащих такие проволоки. В частности, представлены результаты теоретического анализа когерентного транспорта в пространственно неоднородной 1D системе нормальный металл/сверхпроводник/нормальный металл, где нормальные проволоки играют роль рукавов интерференционного устройства, взаимодействующих с нормальным контактом. Обнаружена возможность отличить отклик разных видов низкоэнергетических возбуждений устройства, а именно: майорановских от андреевских.

About the authors

S. V Aksenov

Email: asv86@iph.krasn.ru

References

  1. A. Yu. Kitaev, Phys.-Uspekhi 44, 131 (2001).
  2. A. F. Andreev, Sov. Phys. JETP 22, 455 (1966).
  3. V. V. Valkov, M. Shustin, S. Aksenov, A. Zlotnikov, A. Fedoseev, V. Mitskan, and M. Kagan, Phys.-Uspekhi 65, 2 (2022).
  4. P. Marra, J. Appl. Phys. 34, 124001 (2022).
  5. A. Yu. Kitaev, Ann. Phys. 303, 2 (2003).
  6. C. Nayak, S. H. Simon, A. Stern, M. Freedman, S. Das Sarma, Rev. Mod. Phys. 80, 1083 (2008).
  7. J. Alicea, Y. Oreg, G. Refael, F. von Oppen and M.P. A. Fisher, Nat. Phys. 7, 412 (2011).
  8. D. A. Ivanov, Phys. Rev. Lett. 86, 268 (2001).
  9. E. Prada, R. Aguado, and P. San-Jose, Phys. Rev. B 96, 085418 (2017).
  10. M.-T. Deng, S. Vaitiekenas, E. Prada, P. San-Jose, J. Nygard, P. Krogstrup, R. Aguado, and C. M. Marcus, Phys. Rev. B 98, 085125 (2018).
  11. R. M. Lutchyn, J. D. Sau, and S. Das Sarma, Phys. Rev. Lett. 105, 077001 (2010).
  12. Y. Oreg, G. Refael, and F. von Oppen, Phys. Rev. Lett. 105, 177002 (2010).
  13. B. Braunecker, G.I. Japaridze, J. Klinovaja, and D. Loss, Phys. Rev. B 82, 045127 (2010).
  14. М. С. Шустин, С. В. Аксенов, ЖЭТФ 162, 541 (2022).
  15. J. Alicea, Rep. Prog. Phys. 75, 0765017 (2012).
  16. V. Mourik, K. Zuo, S.M. Frolov, S. R. Plissard, E. P. A. M. Bakkers, and L. P. Kouwenhoven, Science 336, 1003 (2012).
  17. M. T. Deng, C. L. Yu, G. Y. Huang, M. Larsson, P. Caroff, and H. Q. Xu, Nano Lett. 12, 6414 (2012).
  18. A. Das, Y. Ronen, Y. Most, Y. Oreg, M. Heiblum, and H. Shtrikman, Nat. Phys. 8, 887 (2012).
  19. R. M. Lutchyn, E. P. A. Bakkers, L. P. Kouwenhoven, P. Krogstrup, C. M. Marcus, and Y. Oreg, Nat. Rev. Mater. 3, 52 (2018).
  20. S. Vaitiekenas, Y. Liu, P. Krogstrup, and C. M. Marcus, Nat. Phys. 17, 43 (2021).
  21. A. Maiani, R. Seoane Souto, M. Leijnse, and K. Flensberg, Phys. Rev. B 103, 104508 (2021).
  22. S. Vaitiekenas, R. S. Souto, Y. Liu, P. Krogstrup, K. Flensberg, M. Leijnse, and C. M. Marcus, Phys. Rev. B 105, L041304 (2022).
  23. K. T. Law, P. A. Lee, and T. K. Ng, Phys. Rev. Lett. 103, 237001 (2009).
  24. K. Flensberg, Phys. Rev. B 82, 180516(R) (2010).
  25. D. Rainis, L. Trifunovic, J. Klinovaja, and D. Loss, Phys. Rev. B 87, 024515 (2013).
  26. A. F. Andreev, Sov. Phys. JETP 19, 1228 (1964).
  27. J. J. He, T. K. Ng, P. A. Lee, and K. T. Law, Phys. Rev. Lett. 112, 037001 (2014).
  28. T. O. Rosdahl, A. Vuik, M. Kjaergaard, and A. R. Akhmerov, Phys. Rev. B 97, 045421 (2018).
  29. J. D. Sau, S. Tewari, R. M. Lutchyn, T. D. Stanescu, and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 82, 214509 (2010).
  30. J. Klinovaja and D. Loss, Phys. Rev. B 86, 085408 (2012).
  31. M. Aghaee, A. Akkala, Z. Alamet al. (Collaboration), Phys. Rev. B 107, 245423 (2023).
  32. P. Yu, J. Chen, M. Gomanko, G. Badawy, E. P. a. M. Bakkers, K. Zuo, V. Mourik, and S. M. Frolov, Nat. Phys. 17, 482 (2021).
  33. Z. Wang, H. Song, D. Pan, Z. Zhang, W. Miao, R. Li, Z. Cao, G. Zhang, L. Liu, L. Wen, R. Zhuo, D. E. Liu, K. He, R. Shang, J. Zhao, and H. Zhang, Phys. Rev. Lett. 129, 167702 (2022).
  34. B.D. Woods, S. Das Sarma, and T. D. Stanescu, Phys. Rev. Appl. 16, 054053 (2021)
  35. S. Das Sarma, Nat. Phys. 19, 165 (2023).
  36. S.M. Frolov, P. Zhang, B. Zhang, Y. Jiang, S. Byard, S. R. Mudi, J. Chen, A.-H. Chen, M. Hocevar, M. Gupta, C. Riggert, and V. S. Pribiag, arXiv:2309.09368 (2023).
  37. H. Pan and S. Das Sarma, Phys. Rev. Res. 2, 013377 (2020).
  38. G. Kells, D. Meidan, and P. W. Brouwer, Phys. Rev. B 86, 100503(R) (2012).
  39. C. Liu, J. D. Sau, T. D. Stanescu, and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 96, 075161 (2017).
  40. C.-X. Liu, J. D. Sau, and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 97, 214502 (2018).
  41. C. Moore, C. Zeng, T. D. Stanescu, and S. Tewari, Phys. Rev. B., 98, 155314 (2018).
  42. E. Prada, P. San-Jose, M. W. A. de Moor, A. Geresdi, E. J. H. Lee, J. Klinovaja, D. Loss, J. Nygard, R. Aguado, and L. P. Kouwenhoven, Nat. Rev. Phys. 2, 575 (2020).
  43. P. Marra and A. Nigro, J. Phys.: Condens. Matter. 34, 124001 (2022).
  44. F. Penaranda, R. Aguado, P. San-Jose, and E. Prada, Phys. Rev. B 98, 235406 (2018).
  45. A. Vuik, B. Nijholt, A. R. Akhmerov, and M. Wimmer, SciPost Phys. 7, 061 (2019).
  46. R. Hess, H. F. Legg, D. Loss, and J. Klinovaja, Phys. Rev. B 104, 075405 (2021).
  47. P. W. Anderson, J. Phys. Chem. Solids 11, 26 (1959).
  48. J. D. Sau, S. Tewari, and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 85, 064512 (2012).
  49. J. D. Sau and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 88, 064506 (2013)
  50. O. Motrunich, K. Damle, and D. A. Huse, Phys. Rev. B 63, 224204 (2001).
  51. P. W. Brouwer, M. Duckheim, A. Romito, and F. von Oppen, Phys. Rev. B 84, 144526 (2011).
  52. P. W. Brouwer, M. Duckheim, A. Romito, and F. von Oppen, Phys. Rev. Lett. 107, 196804 (2011).
  53. S. Ahn, H. Pan, B. Woods, T. D. Stanescu, and S. Das Sarma, Phys. Rev. Materials 5, 124602 (2021).
  54. D. Bagrets and A. Altland, Phys. Rev. Lett. 109, 227005 (2012).
  55. H. Pan, W. S. Cole, J. D. Sau, and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 101, 024506 (2020).
  56. H. Pan and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 105, 115432 (2022).
  57. P. Yu, B. D. Woods, J. Chen, G. Badawy, E. P. A. M. Bakkers, T. D. Stanescu, and S. M. Frolov, SciPost Phys. 15, 005 (2023).
  58. S. G. Schellingerhout, E. J. de Jong, M. Gomanko, X. Guan, Y. Jiang, M. S. M. Hoskam, S. Koelling, O. Moutanabbir, M. A. Verheijen, S.M. Frolov, and E.P.A.M. Bakkers, arXiv:2110.12789 (2021).
  59. Z. Cao, D. E. Liu, W.-X. He, X. Liu, K. He, and H. Zhang, Phys. Rev. B 105, 085424 (2022).
  60. M. Gomanko, E. J. de Jong, Y. Jiang, S. G. Schellingerhout, E. P. A. M. Bakkers, and S. M. Frolov, SciPost Phys. 13, 089 (2022).
  61. S. Yuan, H. Krenn, G. Springholz, Y. Ueta, G. Bauer, and P. J. McCann, Phys. Rev. B 55, (1997).
  62. G. W. Winkler, A. E. Antipov, B. van Heck, A. A. Soluyanov, L. I. Glazman, M. Wimmer, and R.M. Lutchyn, Phys. Rev. B 99, 245408 (2019).
  63. Y. Jiang, S. Yang, L. Li et al. (Collaboration), Phys. Rev. Materials 6, 034205 (2022).
  64. Z. Geng, Z. Zhang, F. Chen et al. (Collaboration), Phys. Rev. B 105, L241112 (2022).
  65. W. Song, Z. Yu, Y. Wang et al. (Collaboration), arXiv:2402.02132 (2024).
  66. W. Song, Y. Wang, W. Miao et al. (Collaboration), Phys. Rev. B 108, 045426 (2023).
  67. Y. Wang, F. Chen, W. Songet al. (Collaboration), Nano Letters 23, 11137 (2023).
  68. J. Gooth, M. Borg, H. Schmid, V. Schaller, S. Wirths, K. Moselund, M. Luisier, S. Karg, and H. Riel, Nano Letters 17, 2596 (2017).
  69. J. Kammhuber, M. Cassidy, H. Zhang, Ö. G|"ul, F. Pei, Michiel W. A. de Moor, B. Nijholt, K. Watanabe, T. Taniguchi, D. Car, S. Plissard, E. Bakkers, and L. Kouwenhoven, Nano Lett. 16, 3482 (2016).
  70. Y. Gao, W. Song, S. Yang et al. (Collaboration), arXiv: 2309.01355 (2023).
  71. W. Chang, S. Albrecht, T. Jespersen, F. Kuemmeth, P. Krogstrup, J. Nygard, and C. M. Marcus, Nat. Nanotechnol. 10, 232 (2015).
  72. K. M. Tripathi, S. Das, and S. Rao, Phys. Rev. Lett. 116, 166401 (2016).
  73. M. Hell, K. Flensberg, and M. Leijnse, Phys. Rev. B 97, 161401(R) (2018).
  74. S. V. Aksenov, Phys. Rev. B 107, 085417 (2023).
  75. P. Bonderson, M. Freedman, and C. Nayak, Phys. Rev. Lett. 101, 010501 (2008).
  76. L. Fu, Phys. Rev. Lett. 104, 056402 (2010).
  77. S. Vijay and L. Fu, Phys. Rev. B 94, 235446 (2016).
  78. Y. Aharonov and D. Bohm, Phys. Rev. 115, 485 (1959).
  79. S. Datta, Electronic transport in mesoscopic systems, Cambridge University Press, N.Y. (1995).
  80. R. L. O. het Veld, D. Xu et al. (Collaboration), Commun. Phys. 3, 1 (2020).
  81. A.M. Whiticar, A. Fornieri, E. C. T. O’Farrell, A. C. C. Drachmann, T. Wang, C. Thomas, S. Gronin, R. Kallaher, G. C. Gardner, M. J. Manfra, C. M. Marcus, and F. Nichele, Nat. Commun. 11, 3212 (2020).
  82. S. V. Aksenov, J. Phys.: Condens. Matter 34, 255301 (2022).
  83. A. A. Kopasov and A.S. Mel’nikov, Phys. Rev. B 101, 054515 (2020).
  84. A. A. Kopasov, A. G. Kutlin, and A. S. Mel’nikov, Phys. Rev. B 103, 144520 (2021).
  85. D. Chevallier, D. Sticlet, P. Simon, and C. Bena, Phys. Rev. B 85, 235307 (2012).
  86. E. Vernek, P. H. Penteado, A. C. Seridonio, and J. C. Egues, Phys. Rev. B 89, 165314 (2014).
  87. S. Das Sarma, J. D. Sau, and T. D. Stanescu, Phys. Rev. B 86, 220506(R) (2012).
  88. Л.В. Келдыш, ЖЭТФ 47, 1515 (1964).
  89. П.И. Арсеев, УФН 185, 1271 (2015).
  90. V. V. Val’kov and S. V. Aksenov, J. Magn. Magn. Mat. 465, 88 (2018).
  91. V. V. Val’kov, M. Yu. Kagan, and S. V. Aksenov, J. Phys. Condens. Matter 31, 225301 (2019).
  92. A. Haim, E. Berg, F. von Oppen, and Y. Oreg, Phys. Rev. Lett. 114, 166406 (2015).
  93. N. Byers and C. N. Yang, Phys. Rev. Lett. 7, 46 (1961).
  94. K. Czajka, M. M. Maska, M. Mierzejewski, and Z. Sledz, Phys. Rev. B 72, 035320 (2005).
  95. T.-C. Wei and P. M. Goldbart, Phys. Rev. B 77, 224512 (2008).
  96. V. Vakaryuk, Phys. Rev. Lett. 101, 167002 (2008).
  97. F. Loder, A. P. Kampf, and T. Kopp, Phys. Rev. B 78, 174526 (2008).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».