Les fermions de Majorana sont des particules qui sont leurs propres antiparticules. En physique de la matière condensée, les fermions de Majorana à énergie nulle obéissent à des statistiques non-abéliennes, et peut être utilisé dans le calcul quantique topologique tolérant aux pannes. Ils font ainsi l'objet d'études approfondies. Cependant, comme les fermions de Majorana ne portent aucune charge électrique, les détecter expérimentalement reste un défi. Une étude actuelle du bruit fournit maintenant une méthode directe pour la détection de ces nouvelles particules.

Le papier, intitulé "Bruit actuel dans une jonction topologique Josephson, " a été publié dans SCIENCE CHINE Physique, Mécanique &Astronomie , dont les auteurs correspondants sont le professeur Hua Jiang de l'université de Soochow et le professeur X. C. Xie de l'université de Pékin. En utilisant la méthode de la fonction de non-équilibre de Green, les auteurs analysent le courant à travers une jonction Josephson topologique et les bruits de courant associés, révélant la relation entre l'existence de fermions de Majorana et le bruit de courant de non-équilibre.

Il a été prédit qu'une jonction Josephson topologique peut héberger deux états liés de Majorana à énergie nulle à ses interfaces si la symétrie d'inversion temporelle est brisée. Ces états liés donnent lieu à deux relations périodiques énergie-phase 4π qui correspondent à des parités différentes et se coupent. De telles relations énergie-phase conduisent à un effet Josephson fractionnaire de même périodicité. Néanmoins, dans un système réaliste, l'écart énergétique infinitésimal ouvert par l'effet de taille finie rétablira la périodicité 2π. En non-équilibre, les états liés de Majorana peuvent surmonter cet écart énergétique sous un biais V. Des travaux théoriques ont prédit que le bruit actuel présente un pic à =eV dû au couplage entre les états liés de Majorana et le continuum. Cependant, ces états liés de Majorana pourraient également coupler le continuum après qu'un processus de réflexions multiples d'Andreev se soit produit aux interfaces, aboutissant à de nouveaux phénomènes.

Basé sur la méthode de la fonction de Green hors équilibre, les chercheurs ont étudié l'effet des multiples réflexions Andreev à la fois en l'absence et en présence d'une tension de polarisation continue. Ils montrent que le bruit d'équilibre et le courant d'équilibre présentent la même périodicité 2π que ceux des jonctions conventionnelles en raison de l'effet de taille finie. Cependant, les creux du bruit d'équilibre indiquent la signature de l'effet Josephson fractionnaire. D'autre part, les multiples réflexions d'Andreev ont induit des pics de bruit de non-équilibre à fréquence finie qui sont apparus à ω =neV, fournissant une preuve pour la détection expérimentale de ces états liés de Majorana.