Observación de estados de borde y volumen en una cadena de Kitaev de tres sitios

Área de la Ciencia:

• Física de la materia condensada
• La computación cuántica
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Las cadenas de Kitaev artificiales en sistemas de semiconductores y superconductores pueden albergar estados ligados a Majorana (MBS).
• Se predice que los MBS se localizarán en los bordes de estas cadenas.
• Se cree que una brecha de excitación en el bulto protege los MBS localizados en el borde.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar experimentalmente la conexión entre las propiedades de volumen y los MBS localizados en el borde.
• Investigar el papel de la brecha de excitación en la robustez del MBS.
• Para validar las predicciones teóricas en una cadena de Kitaev mínima de tres sitios.

Principales métodos:

• La ingeniería de una cadena de Kitaev de tres sitios en un gas de electrones bidimensional.
• Utilizando espectroscopia de túnel directo en puntos cuánticos individuales.
• Controlar la diferencia de fase superconductora entre los segmentos híbridos.

Principales resultados:

• Se observaron picos estables de conductividad de sesgo cero en los puntos cuánticos exteriores, lo que indica MBS.
• Correlacionó la presencia de estos picos con una brecha de excitación en el punto cuántico medio.
• Demostrado que los MBS son sólidos sólo cuando la brecha de excitación está presente.
• Se demostró que la brecha se puede ajustar por la diferencia de fase superconductor.

Conclusiones:

• Confirmó la predicción teórica de una brecha de excitación protegida en el grueso de una cadena de Kitaev.
• Se estableció un vínculo directo entre la brecha de excitación a granel y la robustez de los MBS localizados en el borde.
• Valido el modelo de Kitaev para MBS en un sistema mínimo de tres sitios.