RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 11, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2022

 / 

Январь

←  →

Обзоры актуальных проблем


Топологическая сверхпроводимость и майорановские состояния в низкоразмерных системах

 а,  а,  а,  а,  а,  а,  б, в
а Институт физики им. Л.В. Киренского, Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр" СО РАН, Академгородок 50, стр. 38, Красноярск, 660036, Российская Федерация
б Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», ул. Мясницкая 20, Москва, 101000, Российская Федерация
в Институт физических проблем им. П.Л. Капицы РАН, ул. Косыгина 2, Москва, 117334, Российская Федерация

Обсуждаются свойства сверхпроводящих фаз с нетривиальной топологией и условия их реализации в конденсированных средах, критерии появления в твёрдых телах элементарных возбуждений майорановского типа, а также принципы и основанные на них экспериментальные методы идентификации майорановских связанных состояний (МСС). Наряду с хорошо известными моделями цепочки Китаева и сверхпроводящей нанопроволоки (СП) со спин-орбитальным взаимодействием во внешнем магнитном поле рассмотрены модели квазидвумерных материалов, в которых МСС реализуются при наличии неколлинеарного спинового упорядочения. Для СП конечной длины продемонстрирован каскад квантовых переходов при изменении магнитного поля, сопровождающийся сменой фермионной чётности основного состояния. Возникающее при этом аномальное поведение магнетокалорического эффекта может использоваться как средство идентификации МСС. Значительное внимание уделено анализу транспортных характеристик устройств, включающих в себя материалы с нетривиальной топологией. Подробно представлены результаты изучения проводимости кольца Ааронова—Бома, рукава которого соединены СП. Важная особенность данного устройства заключается в появлении резонансов Фано в зависимости кондактанса от магнитного поля, когда СП находится в топологически нетривиальной фазе. Установлена связь между характеристиками таких резонансов и пространственной структурой состояния СП, обладающего наименьшей энергией. В рамках t-J-V-модели на треугольной решётке определены условия возникновения МСС в фазе сосуществования киральной d+id сверхпроводимости и 120-градусного спинового упорядочения. При учёте электрон-электронных взаимодействий рассмотрены топологические инварианты низкоразмерных сверхпроводящих материалов с неколлинеарным спиновым упорядочением. Продемонстрировано формирование майорановских мод в областях с нечётным значением топологического ℤ-инварианта. Определена пространственная структура этих возбуждений в ансамбле фермионов Хаббарда.

Текст pdf (1,9 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2021.03.038950
Ключевые слова: низкоразмерные системы, майорановские связанные состояния, спин-орбитальное взаимодействие, топологические инварианты, кулоновские корреляции, неколлинеарный магнетизм, топологическая сверхпроводимость, квантовый транспорт
PACS: 71.20.Nr, 71.20.Ps, 71.23.An, 71.70.Ej, 73.23.−b, 74.20.Rp, 74.25.F−, 74.90.+n (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2021.03.038950
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2022/1/b/
000788597000002
2-s2.0-85127103681
2022PhyU...65....2V
Цитата: Вальков В В, Шустин М С, Аксенов С В, Злотников А О, Федосеев А Д, Мицкан В А, Каган М Ю "Топологическая сверхпроводимость и майорановские состояния в низкоразмерных системах" УФН 192 3–44 (2022)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 26 мая 2020, доработана: 18 декабря 2020, 11 марта 2021

English citation: Val’kov V V, Shustin M S, Aksenov S V, Zlotnikov A O, Fedoseev A D, Mitskan V A, Kagan M Yu “Topological superconductivity and Majorana states in low-dimensional systems” Phys. Usp. 65 2–39 (2022); DOI: 10.3367/UFNe.2021.03.038950

Список литературы (285) Статьи, ссылающиеся на эту (21) Похожие статьи (20) ↓

  1. М.Ю. Каган, В.А. Мицкан, М.М. Коровушкин «Аномальная сверхпроводимость и сверхтекучесть в фермионных системах с отталкиванием» УФН 185 785–815 (2015)
  2. А.С. Мельников, С.В. Миронов и др. «Сверхпроводящая спинтроника: современное состояние и перспективы» УФН 192 1339–1384 (2022)
  3. М.Ю. Каган, А.В. Турлапов «Кроссовер БКШ—БЭК, коллективные возбуждения и гидродинамика сверхтекучих квантовых жидкостей и газов» УФН 189 225–261 (2019)
  4. Ю.М. Шукринов «Аномальный эффект Джозефсона» УФН 192 345–385 (2022)
  5. П.И. Арсеев «О диаграммной технике для неравновесных систем: вывод, некоторые особенности и некоторые применения» УФН 185 1271–1321 (2015)
  6. Г.Б. Лесовик, И.А. Садовский «Описание квантового электронного транспорта с помощью матриц рассеяния» УФН 181 1041–1096 (2011)
  7. С.И. Веденеев «Квантовые осцилляции в трёхмерных топологических изоляторах» УФН 187 411–429 (2017)
  8. М.Ю. Каган, К.И. Кугель «Неоднородные зарядовые состояния и фазовое расслоение в манганитах» УФН 171 577–596 (2001)
  9. В.В. Вальков, Д.М. Дзебисашвили и др. «Спин-поляронная концепция в теории нормального и сверхпроводящего состояний купратов» УФН 191 673–704 (2021)
  10. З.Д. Квон, Д.А. Козлов и др. «Топологические изоляторы на основе HgTe» УФН 190 673–692 (2020)
  11. В.П. Минеев «Сверхпроводимость в урановых ферромагнетиках» УФН 187 129–158 (2017)
  12. К.И. Кугель, Д.И. Хомский «Эффект Яна — Теллера и магнетизм: соединения переходных металлов» УФН 136 621–664 (1982)
  13. М.В. Рыбин, М.Ф. Лимонов «Резонансные эффекты в фотонных кристаллах и метаматериалах (к 100-летию Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН)» УФН 189 881–898 (2019)
  14. Н.Б. Иванова, С.Г. Овчинников и др. «Особенности спинового, зарядового и орбитального упорядочений в кобальтитах» УФН 179 837–860 (2009)
  15. А.И. Буздин, Л.Н. Булаевский «Антиферромагнитные сверхпроводники» УФН 149 45–67 (1986)
  16. Е.Ф. Гросс, С.А. Пермогоров, Б.С. Разбирин «Аннигиляция экситонов и экситон-фононное взаимодействие» УФН 103 431–446 (1971)
  17. Ю.А. Изюмов «Спин-флуктуационный механизм высокотемпературной сверхпроводимости и симметрия параметра порядка» УФН 169 225–254 (1999)
  18. М.И. Трибельский, А.Е. Мирошниченко «Резонансное рассеяние электромагнитных волн малыми металлическими частицами: новый взгляд на старую проблему» УФН 192 45–68 (2022)
  19. К.Л. Кошелев, З.Ф. Садриева и др. «Связанные состояния непрерывного спектра в фотонных структурах» УФН 193 528–553 (2023)
  20. В.Е. Захаров, Е.А. Кузнецов «Солитоны и коллапсы: два сценария эволюции нелинейных волновых систем» УФН 182 569–592 (2012)

Список формируется автоматически.
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение