Les supraconducteurs topologiques (TSC) sont un nouveau type d'états quantiques topologiques avec une structure de bande interdite entièrement supraconductrice dans la masse, mais ils supportent des excitations sans interruption appelées modes zéro de Majorana (MZM) aux frontières. En raison de leur corrélation non locale et de leur nature statistique non abélienne, Les MZM sont proposés comme les qubits du calcul quantique topologique. D'où, la recherche et l'exploitation des MZM dans les matériaux TSC est maintenant un sujet important en physique de la matière condensée.

Pour identifier un TSC, il faut d'abord s'assurer de sa classification topologique. La classification topologique dépend fortement des symétries, y compris la symétrie d'inversion du temps, symétrie particule-trou, et surtout les symétries cristallines. Sans tenir compte des symétries cristallines, les hamiltoniens de Bogoliubov-deGennes (BdG) des supraconducteurs 1-D n'ont que la classification Z2. La symétrie de réflexion du miroir et les symétries de rotation peuvent améliorer la classification en classe Z. Néanmoins, la classification topologique des supraconducteurs à symétries magnétiques générales est encore une question ouverte.

Dans un nouvel article de recherche publié dans le journal basé à Pékin Revue scientifique nationale , scientifiques de l'Université des sciences et technologies Huazhong à Wuhan, Chine, et l'Université de Princeton dans le New Jersey, Les États-Unis ont proposé la méthode pour classer la phase supraconductrice topologique en examinant la compatibilité entre les différents MZM. Co-auteurs Jinyu Zou, Qing Xie, Zhida Song et Gang Xu ont analysé la classification topologique des fils supraconducteurs à écartement avec des symétries magnétiques locales (LMS). Ils ont constaté qu'un TSC de classe BDI efficace peut être réalisé en M X T ou C 2z Fil invariant en T. Remarquablement, les nouvelles phases TSC caractérisées par l'invariant Zh en C 4z Le cas T et l'invariant Zhoplus Zc dans le cas C6zT sont découverts.

Dans l'article intitulé "Nouveaux types de supraconducteurs topologiques sous symétries magnétiques locales". Les auteurs se concentrent sur les fils supraconducteurs 1D avec des LMS T'=M X T, C 2z T, C 4z T et C 6z T. "L'opération de T' ne change pas la position des électrons. Il agit donc sur l'hamiltonien BdG comme un opérateur de retournement temporel". La combinaison de T' et de la symétrie particule-trou P conduit à une symétrie chirale S =T'P. L'hamiltonien BdG peut adopter la forme diagonalisée selon la symétrie chirale. Et les MZM sont les états propres de la symétrie chirale S. Les auteurs constatent que "les MZM ayant des valeurs propres chirales s et -s peuvent se coupler et être éliminés". En suivant la ligne directrice, ils analysent la compatibilité des MZM à l'extrémité des fils supraconducteurs 1D avec les LMS, et résumer leur classification topologique comme indiqué dans le tableau I.

Eux X T et C 2z Les cas T sont équivalents à la classe BDI avec l'invariant topologique chiral Zc. Alors que le boîtier C4zT est caractérisé par un Z hélicoïdal ^h invariant, qui indiquent plusieurs paires de Majorana Kramer à l'extrémité du fil supraconducteur. Dans le C 6z cas T, "la topologie de l'hamiltonien BdG entier est classée par Z ^h Oplus Z ^c , ". Dans une phase topologique si nouvelle, "les MZM hélicoïdaux et chiraux peuvent coexister."

"Pour illustrer la phase TSC avec le LMS C 4z T, nous construisons une chaîne anti-ferromagnétique 1D le long de la direction z, " ajoutent les scientifiques. Ils donnent le diagramme de phase topologique du modèle. " Dans la phase TSC non triviale, le fil quantique ouvert piège une paire entière de MZM à ses extrémités. » ils montrent également les MZM par le biais de calculs numériques et analytiques.

"Ces résultats enrichissent non seulement la variété du TSC 1-D, mais aussi fournir des blocs de construction luxuriants pour la construction de nouveaux TSC de type 2-D et 3-D" prévoient-ils à la fin de l'article, "Par exemple, on peut coupler les TSC 1D dans la direction y pour construire un TSC 2-D. Les lignes de haute symétrie ky =0 et ky =pi dans l'espace de quantité de mouvement préservent le LMS 1D. Avec des paramètres appropriés, les lignes ky =0 et ky =pi peuvent appartenir à des phases topologiques distinctes, et aboutir à la propagation sans interruption des états de bord de Majorana reliant les bandes conductrices et les bandes de valence."