Detecting Majorana modes in one-dimensional wires by charge sensing
Notice bibliographique
Résumé
The electron number parity of the ground state of a semiconductor nanowire proximity coupled to a bulk superconductor can alternate between the quantized values $\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}1$ if parameters such as the wire length $L$, the chemical potential $\ensuremath{\mu}$, or the magnetic field $B$ are varied inside the topological superconductor phase. The parity jumps, which may be interpreted as changes in the occupancy of the fermion state formed from the pair of Majorana modes at opposite ends of the wire, are accompanied by jumps $\ensuremath{\delta}N$ in the charge of the nanowire, whose values decrease exponentially with the wire length. We study theoretically the dependence of $\ensuremath{\delta}N$ on system parameters, and compare the locations in the $\ensuremath{\mu}\text{\ensuremath{-}}B$ plane of parity jumps when the nanowire is or is not proximity coupled to a bulk superconductor. We show that, despite the fact that the wave functions of the Majorana modes are localized near the two ends of the wire, the charge-density jumps have spatial distributions that are essentially uniform along the wire length, being proportional to the product of the two Majorana wave functions. We explain how charge measurements, say by an external single-electron transistor, could reveal these effects. Whereas existing experimental methods require direct contact to the wire for tunneling measurements, charge sensing avoids this issue and provides an orthogonal measurement to confirm recent experimental developments. Furthermore, by comparing density of states measurements which show Majorana features at the wire ends with the uniformly distributed charge measurements, one can rule out alternative explanations for earlier results. We shed light on a parameter regime for these wire-superconductor hybrid systems, and propose a related experiment to measure spin density.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».