近来，我国科学技术大学合肥微标准物质科学国家研讨中心世界功用资料量子规划中心(ICQD)张振宇研讨组在拓扑量子资料研讨中取得重要新进展，为在二维渠道上完成手性拓扑超导体并进一步勘探与织造马约拉纳费米子供给了理论基础与可行性系统。该研讨成果以“Chiral topological superconductivity arising from the interplay of geometric phase and electron correlation”为题，5月6日在线宣布在威望期刊《天然·物理》（Nature Physics，DOI: 10.1038/s4-5）。论文三位作者中的前两位是ICQD博士后秦维与博士生李磊强。

　　马约拉纳费米子的概念源于粒子物理，1937年由马约拉纳提出，其主要特征是自身为自己的反粒子。但历经几十年的研讨，粒子物理中是不是真的存在马约拉纳费米子仍无结论。近年来，凝聚态物理范畴的理论学家预言拓扑超导体中的元激起或缺点态具有马约拉纳费米子的特征；特别的重要的是，马约拉纳费米子遵照非阿贝尔核算，可作为抱负组成单元完成容错拓扑量子核算，因而在当今凝聚态与量子信息范畴遭到广泛重视。完成拓扑超导体的理论计划主要有两类，一类是根据近邻效应，在惯例超导体和拓扑绝缘体组成的异质结界面完成拓扑超导；另一类是完成本征拓扑超导，如经过适当地掺杂将拓扑绝缘体或拓扑平凡的超导体转变为拓扑超导体。这些计划极大地鼓动了对拓扑超导体的试验探究，然而在马约拉纳费米子的切当试验判据就任旧存在许多争议。别的，在以往的理论研讨中，决定非平凡拓扑性的几许相位和诱导超导性的电子相关都是以“拓扑+超导=拓扑超导”的简略叠加办法处理。从本质上讲，几许相位和多体效应是电子系统一起具有的两种相关特点；在更深层次了解两者之间的相互影响，关于完成拓扑超导体具有极端严重的物理含义。

　　在当时的作业中，该团队初次使用泛函重整化群办法在同一基准线上研讨了几许相位与电子相关效应间的协同对系统拓扑性和超导性的内涵影响。研讨的中心成果是，重整化后的几许相位流向三个安稳不动点[图(a)]，不只有利于完成拓扑非平凡的手性p-波或f-波超导态[图(b)]，相应的超导安稳性也会明显地增强。进一步，该团队根据第一性原理核算的成果，预言生长在Ge(111)衬底上的空穴型掺杂的单原子层 Pb3Bi合金是一种新式二维拓扑超导系统，为试验上探究和织造马约拉纳费米子供给了更为抱负的研讨渠道。该作业中所凭借的微观理论模型的普适性，也将推进范畴寻觅其它新式准二维拓扑超导系统。

　　值得指出的是，该最新研讨成果得益于秦维博士在ICQD攻读博士学位期间的系统研讨，包含凭借于近邻效应在拓扑绝缘体和平凡超导体界面稀磁掺杂完成手性拓扑超导[Phys.Rev.Lett.113,266806(2014)]，以及经过在二维Rashba自旋轨道耦合的平凡超导体中稀磁掺杂诱导拓扑量子相变，以取得本征拓扑超导体[Sci.Rep.6, 39188(2016)]。

　　图：(a)泛函重整化后的几许相位流向三个安稳不动点；(b)超导配对对称性相图。

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