Abstrakt:

Majorana nanotrådar, exotiska endimensionella strukturer som förutspås av teori, har fått stor uppmärksamhet på grund av deras potentiella tillämpningar inom topologisk kvantberäkning och spintronik. Förverkligandet av Majorana nolllägen i dessa nanotrådar är beroende av samspelet mellan supraledning, spin-omloppsinteraktion (SOI) och närvaron av externa magnetfält. Den exakta rollen för SOI för att stabilisera Majorana-lägen och skydda dem från miljöavvikelse är fortfarande inte helt klarlagd.

I denna studie undersöker vi effekten av SOI på robustheten hos Majorana nanotrådar genom teoretisk modellering och numeriska simuleringar. Vi analyserar nanotrådsystemets energispektrum och identifierar de karakteristiska signaturerna för Majorana-bundna tillstånd. Genom att systematiskt variera SOI-styrkan och andra relevanta parametrar bestämmer vi de optimala förhållandena för Majoranabildning och deras stabilitet mot olika dekoherensmekanismer.

Våra resultat belyser SOIs grundläggande roll för att skydda Majorana nanotrådar. Vi finner att en stark SOI är avgörande för att inducera den topologiska fasövergången och öppna upp Majorana energigapet. Dessutom visar vi att en ökning av SOI-styrkan förbättrar motståndskraften hos Majorana-lägen mot störningar och magnetfältsfluktuationer, vilket gör dem mer robusta för realistiska experimentella förhållanden.

Våra resultat ger värdefulla insikter om design och optimering av Majorana nanotrådsenheter. Genom att skräddarsy SOI-styrkan och andra systemparametrar blir det möjligt att förbättra koherensen och livslängden för Majorana-kvasipartiklar, vilket för oss närmare realiseringen av topologiska kvantteknologier baserade på dessa anmärkningsvärda excitationer.

Sökord: Majorana nanotrådar, spin-orbit interaktion, topologisk kvantberäkning, dekoherens, energispektrumanalys, numeriska simuleringar, topologisk fasövergång, Majorana bundna tillstånd, motståndskraft mot störningar, koherensförbättring.