論文の概要: Interface-Bound States and Majorana Zero Modes in Lateral Heterostructures of Bi$_2$Se$_3$ and Sb$_2$Te$_3$ with Proximity-Induced Superconductivity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.06644v1
- Date: Sat, 10 May 2025 13:36:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-13 20:21:48.957024
- Title: Interface-Bound States and Majorana Zero Modes in Lateral Heterostructures of Bi$_2$Se$_3$ and Sb$_2$Te$_3$ with Proximity-Induced Superconductivity
- Title（参考訳）: Bi$_2$Se$_3$およびSb$_2$Te$_3$の側方ヘテロ構造における界面境界状態とマヨナゼロモード
- Authors: Yoonkang Kim,
- Abstract要約: マヨラナゼロモード(MZM)は2つの3次元トポロジカル絶縁体からなる側方ヘテロ構造に現れる。
我々の発見は、トポロジカル量子コンピューティングのプラットフォームとしてのこのヘテロ構造の可能性を強調した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present a comprehensive investigation into the emergence of interface-bound states, particularly Majorana zero modes (MZMs), in a lateral heterostructure composed of two three-dimensional topological insulators (TIs), Bi$_2$Se$_3$ and Sb$_2$Te$_3$, under the influence of proximity-induced superconductivity from niobium (Nb) contacts. We develop an advanced two-dimensional Dirac model for the topological surface states (TSS), incorporating spatially varying chemical potentials and s-wave superconducting pairing. Using the Bogoliubov-de Gennes (BdG) formalism, we derive analytical solutions for the bound states and compute the local density of states (LDOS) at the interface, revealing zero-energy modes characteristic of MZMs. The topological nature of these states is rigorously analyzed through winding numbers and Pfaffian invariants, and their robustness is explored under various physical perturbations, including gating effects. Our findings highlight the potential of this heterostructure as a platform for topological quantum computing, with detailed predictions for experimental signatures via tunneling spectroscopy.
- Abstract（参考訳）: 特にMajorana zero modes (MZMs) は2つの3次元トポロジカル絶縁体(TIs)、Bi$_2$Se$_3$、Sb$_2$Te$_3$からなる側方ヘテロ構造において、ニオブ(Nb)接触による近接超伝導の影響を受けながら、界面結合状態の出現を包括的に調査する。
我々は,空間的に変化する化学ポテンシャルとs波超伝導ペアリングを取り入れた,位相曲面状態(TSS)のための2次元ディラックモデルを開発した。
ボゴリューボフ・ド・ゲンヌ(BdG)形式を用いて、境界状態の解析解を導出し、界面における状態(LDOS)の局所密度を計算し、MZMに特徴的なゼロエネルギーモードを明らかにする。
これらの状態のトポロジカルな性質は、曲がりくねった数とファフィアン不変量を通して厳密に解析され、その堅牢性はゲーティング効果を含む様々な物理的摂動の下で探索される。
我々は,このヘテロ構造がトポロジカル量子コンピューティングのプラットフォームとしての可能性を強調し,トンネル分光法による実験的シグネチャの詳細な予測を行った。
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