Résumé :
Les nanofils de Majorana, structures unidimensionnelles exotiques prédites par la théorie, ont suscité une attention considérable en raison de leurs applications potentielles dans l'informatique quantique topologique et la spintronique. La réalisation des modes zéro de Majorana dans ces nanofils repose sur l'interaction de la supraconductivité, de l'interaction spin-orbite (SOI) et de la présence de champs magnétiques externes. Cependant, le rôle précis du SOI dans la stabilisation des modes Majorana et dans leur protection contre la décohérence environnementale n’est pas encore entièrement compris.
Dans cette étude, nous étudions l'impact du SOI sur la robustesse des nanofils Majorana à travers une modélisation théorique et des simulations numériques. Nous analysons le spectre énergétique du système de nanofils et identifions les signatures caractéristiques des états liés de Majorana. En faisant varier systématiquement la force du SOI et d'autres paramètres pertinents, nous déterminons les conditions optimales pour la formation de Majorana et leur stabilité contre divers mécanismes de décohérence.
Nos résultats mettent en lumière le rôle fondamental du SOI dans la protection des nanofils Majorana. Nous constatons qu’un SOI fort est crucial pour induire la transition de phase topologique et ouvrir le fossé énergétique de Majorana. De plus, nous démontrons que l’augmentation de la force du SOI améliore la résilience des modes Majorana contre le désordre et les fluctuations du champ magnétique, les rendant plus robustes aux conditions expérimentales réalistes.
Nos résultats fournissent des informations précieuses sur la conception et l’optimisation des dispositifs à nanofils Majorana. En adaptant la force du SOI et d'autres paramètres du système, il devient possible d'améliorer la cohérence et la durée de vie des quasiparticules de Majorana, nous rapprochant ainsi de la réalisation de technologies quantiques topologiques basées sur ces excitations remarquables.
Mots clés : Nanofils de Majorana, interaction spin-orbite, informatique quantique topologique, décohérence, analyse du spectre énergétique, simulations numériques, transition de phase topologique, états liés de Majorana, résilience au désordre, amélioration de la cohérence.
