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马约拉纳零能模是凝聚态物理中的一类拓扑非平庸准粒子激发，因其服从非阿贝尔统计规律，被认为是构筑拓扑量子比特的基本单元。在晶体材料体系中寻找并调控马约拉纳零能模是实现拓扑量子计算的关键步骤，也是凝聚态物理前沿研究方向之一。近年来，在拓扑非平庸的铁基超导体中寻找马约拉纳零能模已经取得了长足的进展。与其他体系（如超导-半导体纳米线、磁性原子链、拓扑绝缘体/超导异质结等）相比，铁基超导体具有单一组分、高温...
中国科学院物理研究所在LiFeAs中实现涡旋马约拉纳零能模（图）
LiFeAs 涡旋马约拉纳 零能模 量子调控
2021/7/16
近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心的丁洪研究组、高鸿钧研究组、靳常青研究组以及美国麻省理工学院傅亮研究组通力合作，在均一的LiFeAs超导体表面实现了本征杂质调控的涡旋马约拉纳零能模，系统深入地研究了涡旋马约拉纳零能模的物理机制，为铁基超导马约拉纳平台 (铁马平台) 研究从 “以物理研究为主”的第一阶段进入 “面向量子调控”的第二阶段指引了方向。
马约拉纳费米子是意大利物理学家马约拉纳预言的一种反粒子为其本身的奇特基本粒子。寻找马约拉纳费米子是高能物理领域的一大研究热点，然而却始终未能找到该粒子存在的确切证据。在固体材料中，在特定的拓扑缺陷上存在着与马约拉纳费米子具有类似性质的准粒子，该准粒子的产生湮灭算符满足自共轭关系，因此被称为马约拉纳零能模。马约拉纳零能模符合非阿贝尔统计，其编织操作是实现容错拓扑量子计算的主要路径之一。
近几年来，在拓扑非平庸的铁基超导材料中研究马约拉纳零能模是凝聚态物理学家关注的前沿问题之一。最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心丁洪研究员团队、高鸿钧院士团队、北京师范大学殷志平教授团队与美国麻省理工学院傅亮教授团队通力合作，在自掺杂的双层铁基超导体CaKFe4As4单晶样品上发现了拓扑非平庸的狄拉克表面态，并在超导涡旋中观察到了伴随着整数量子化能级序列的涡旋束缚态的马约拉纳零能...
过去的几年里，中国科学院物理研究所/中国科学院大学高鸿钧团队与丁洪团队合作，利用其自主设计组装的国际顶尖水平的极低温强磁场扫描隧道显微镜/谱（STM/S）联合系统精确测量了FeTe0.55Se0.45单晶样品的超导涡旋，得到了铁基超导中的马约拉纳零能模的实验证据 (D. Wang et al., Science 362, 333 (2018))。随后，他们针对马约拉纳零能模只在部分磁通涡旋中存在这...
铁基超导体超导涡旋中的马约拉纳零能模是当前人们关注的前沿问题。近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心研究员丁洪、中科院院士高鸿钧与美国麻省理工学院教授Liang Fu通力合作，在铁基超导体FeTe0.55Se0.45单晶样品上发现了伴随马约拉纳零能模出现的涡旋束缚态能级序列半整数嬗移，反映了超导涡旋中马约拉纳零能模的拓扑本质。相关研究结果以长文 (Article) 形式于8月19日...