Majorana fermioner är partiklar som är deras egna antipartiklar. I fysik av kondenserad materia, noll-energi Majorana fermioner lyder icke-abelsk statistik, och kan användas vid feltoleranta topologiska kvantberäkningar. De är alltså föremål för omfattande studier. Dock, eftersom Majorana fermioner inte bär någon elektrisk laddning, att upptäcka dem experimentellt är fortfarande en utmaning. En aktuell brusstudie ger nu en direkt metod för detektering av dessa nya partiklar.

Pappret, med titeln "Aktuellt brus i en topologisk Josephson -korsning, "publicerades i SCIENCE CHINA Physics, Mekanik och astronomi , vars motsvarande författare är Prof. Hua Jiang från Soochow University och Prof. X. C. Xie från Peking University. Med hjälp av icke-jämvikt Greens funktionsmetod, författarna analyserar strömmen över en topologisk Josephson -korsning och relaterade strömljud, avslöjar sambandet mellan förekomsten av Majorana fermioner och icke-jämviktsströmbrus.

Det har förutsetts att en topologisk Josephson-korsning kan vara värd för två noll-energi Majorana-bundna tillstånd vid dess gränssnitt om tidsomvändningssymmetrin bryts. Dessa bundna tillstånd ger upphov till två 4π periodiska energifasrelationer som motsvarar olika pariteter och skär varandra. Sådana energifasrelationer leder till en fraktionerad Josephson-effekt av samma periodicitet. Ändå, i ett realistiskt system, det oändliga energigapet som öppnas av den ändliga storlekseffekten kommer att återställa 2π -periodiciteten. I icke-jämvikt, de Majorana bundna tillstånden kan övervinna detta energiklyft under en förspänning V. Teoretiskt arbete har förutsett att det nuvarande bruset uppvisar en topp vid ω =eV på grund av kopplingen mellan Majorana bundna tillstånd och kontinuum. Dock, dessa Majorana -bundna stater kan också koppla kontinuumet efter att en process med flera Andreev -reflektioner sker vid gränssnitten, resulterar i nya fenomen.

Baserat på den icke-jämviktiga gröna funktionsmetoden, forskarna studerade effekten av de flera Andreev -reflektionerna både i frånvaro och i närvaro av en likspänning. De visar att jämviktsbruset och jämviktsströmmen uppvisar samma 2π-periodicitet som de i konventionella korsningar på grund av den ändliga storlekens effekt. Dock, nedgångarna i jämviktsbruset indikerar signaturen av den fraktionerade Josephson -effekten. Å andra sidan, de flera Andreev-reflektionerna inducerade toppar av oändligt brus med icke-jämviktsfrekvens som uppträdde vid ω =neV, tillhandahålla ett bevis för den experimentella upptäckten av dessa Majorana -bundna tillstånd.