与Majorana束缚态耦合的量子点体系的输运性质

来源 :东北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lwsun_2008
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在意大利理论粒子物理学家Ettore Majorana发现Majorana费米子之后,物理学界对这一奇异粒子的研究就从未间断。究其原因,不仅仅是因为它的反粒子是其本身,没有质量、没有电荷、没有自旋,并且处于零能量态的特殊性质,还考虑到这种粒子服从非阿贝尔量子统计,借此可以实现拓扑量子计算,构筑拓扑量子计算机。近年来,对于Majorana费米子的研究,在固体物理领域中获得了重大突破。即通过在半导体量子线中施加磁场和s波超导体等,在其两端可以得到Majorana束缚态,这为人们认知并操控Majorana束缚态提供了新思路。同时,做为基础研究讨论存在Majorana束缚态体系的输运性质也显得非常必要。本文采用非平衡态格林函数和散射矩阵方法的理论,较为系统地从理论上研究了两种量子点结构中Majorana束缚态对输运性质的影响。我们选取了耦合T型量子点以及T型双量子点两种结构。针对不同理论模型及系统参数下输运性质的相关物理量电导、噪声值的谱图进行分析对比,最终得到一些有意义的结果。本论文主要展开如下两个方面的理论研究:首先,通过构造T型耦合量子点结构,选取不同的参数,分析计算了所建立体系的电导谱图。我们发现,在没有Majorana束缚态与量子点耦合的情况下,电导谱线在零偏压处的情况随着耦合量子点的数目的不同而不同,即:当耦合量子点数目为奇数时,零偏压处电导呈现出一个峰值为h/e2的共振电导峰。而当耦合量子点数目为偶数时,零偏压处电导为反共振的谷,电导值为零。接下来,如果有Majorana束缚态与量子点耦合,电导谱线中反共振点或者共振峰均消失。结果表现为,在零偏压处出现一个电导峰,它与耦合的量子点数目无关,峰值均为2h/e。该结果完全修改了T型量子点输运谱中的奇偶效应。可以肯定,这一新现象有助于理解MBS对介观电路输运行为的调制,也有助于完成MBS的探测。其次,研究了T型双量子点结构中MBSs引起的Andreev反射情况。通过对系统电导的计算,发现电导谱线中的低偏压区域出现一个绝缘带。我们利用幺正变换,将该T型量子点结构变换为三个T型量子点串联的构型。通过分析该串联结构中的准粒子输运性质,详细讨论了绝缘带受结构参数的调制效果。分析发现,T型量子点结构贡献的三个反共振点诱导了这一绝缘带的出现,且当这三个反共振点相同时,绝缘带最为明显。此外,我们还给出了Fano因子的曲线,它反映了绝缘带的性质,进而帮助理解MBS在操纵Andreev反射过程中的重要角色。
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