В исследовании, опубликованном в журнале Nature 8 июня, совместная исследовательская группа под руководством профессора Гао Хунцзюня из Института физики Китайской академии наук (CAS) сообщила о наблюдении крупномасштабного, упорядоченного и настраиваемого майорановского нуля. мода (MZM) в сверхпроводнике на основе железа LiFeAs, открывая новый путь к будущим топологическим квантовым вычислениям.
MZM представляют собой связанные состояния с нулевой энергией, ограниченные топологическими дефектами кристаллов, такими как линейные дефекты и вихри , индуцированные магнитным полем . С помощью сканирующей туннельной микроскопии/спектроскопии (СТМ/С) они характеризуются пиками проводимости с нулевым смещением. Они подчиняются неабелевой статистике и считаются строительными блоками для будущих топологических квантовых вычислений.
MZM наблюдались в нескольких топологически нетривиальных сверхпроводниках на основе железа, таких как Fe (Te 0,55 Se 0,45) , (Li 0,84 Fe 0,16 )OHFeSe и CaKFe 4 As 4 . Однако эти материалы страдают от проблем с беспорядком, вызванным сплавлением, неконтролируемыми и неупорядоченными вихревыми решетками, а также с низким выходом топологических вихрей, которые препятствуют их дальнейшему изучению и применению.
В этом исследовании исследователи наблюдали формирование упорядоченной и перестраиваемой решетки MZM в естественно напряженном сверхпроводнике LiFeAs. Используя STM/S с магнитными полями, исследователи обнаружили, что в LiFeAs естественным образом существует локальная деформация. В результате деформации образуются полосы двухосной волны плотности заряда (ВЗП) вдоль направлений Fe-Fe и As-As с волновыми векторами λ1 ~ 2,7 нм и λ 2 ~ 24,3 нм. ВЗП с волновым вектором λ 2 демонстрирует сильную модуляцию сверхпроводимости LiFeAs.
В магнитном поле, перпендикулярном поверхности образца, вихри возникают и вынуждены ориентироваться исключительно вдоль полос ВЗП As-As, образуя упорядоченную решетку. Пониженная симметрия кристалла приводит к резкому изменению топологических зонных структур на уровне Ферми, превращая вихри в топологические, содержащие МЦМ и образующие упорядоченную решетку МЦМ. Кроме того, плотность и геометрия решетки MZM настраиваются внешним магнитным полем . МЗМ начинают соединяться друг с другом в сильных магнитных полях.
По словам исследователей, это наблюдение крупномасштабной, упорядоченной и настраиваемой решетки MZM в LiFeAs расширяет семейство MZM, обнаруженное в сверхпроводниках на основе железа, тем самым обеспечивая многообещающую платформу для манипулирования и плетения MZM в будущем.
Эти результаты могут пролить свет на изучение топологических квантовых вычислений с использованием сверхпроводников на основе железа.
