马约拉纳零模Majorana zero modes (MZMs) 是一种演生的零能拓扑准粒子，是自身的反粒子。目前检测到的马约拉纳零模MZM在空间上是分离的，并且是电中性的，因此，在超导体中产生马约拉纳零模MZM之间混合，是极具挑战的。

  上海交通大学贾金锋/李耀义团队联合香港科技大学刘军伟团队，在Nature上发文，报道了在超导拓扑晶体绝缘体SnTe (001)薄膜中，涡旋束缚态的磁场响应。由于磁镜像对称性magnetic mirror symmetry，预测几个马约拉纳零模MZM共存于单个涡旋中。

  利用装有三轴矢量磁铁的扫描隧道显微镜，实验发现即使磁场很弱，单个涡旋中的零偏压峰zero-bias peak (ZBP) 也表现出了明显的各向异性响应。当磁场平行于(1-10)型镜像晶面时，零偏压峰ZBP可在(001)晶面稳健地延伸高达约100nm的长距离，或者将显示不对称劈裂。

  系统模拟表明，各向异性响应不能用平凡的零偏压峰ZBPs再现。虽然在实验中，由于有限的能量分辨率，不能直接区分不同的约拉纳零模MZM，但实验测量和理论模拟之间的比较有力地支持了对称性保护的多个马约拉纳零模MZM共存和混合。

  这一工作展示了一种通过控制磁场的方向，以混合不同马约拉纳零模MZM的方法，并扩展了可用于调节拓扑态的马约拉纳零模MZM类型。

Signatures of hybridization of multiple Majorana zero modes in a vortex.

在超导涡旋中，多个马约拉纳零模的混合特征

第一作者：Tengteng Liu, Chun Yu Wan, Hao Yang

通讯作者：Junwei Liu, Yaoyi Li & Jinfeng Jia

通讯单位：上海交通大学，香港科技大学

图1: SnTe/Pb异质结构的形貌和超导电性

图2: 在0.03T垂直磁场时，SnTe薄膜中涡旋束缚态的厚度依赖性

图3: 不平行于SnTe(001)晶面的任何镜像面，在倾斜磁场中的涡旋束缚态

图4: 平行于SnTe (001)晶面的(010)和(1-10)镜像面，在倾斜磁场中的涡旋束缚态

图5: 具有低和高能量分辨率的SnTe(001)晶面中，涡旋束缚态的模拟比较

文献链接Liu, T., Wan, C.Y., Yang, H. et al. Signatures of hybridization of multiple Majorana zero modes in a vortex. Nature (2024). 
      https://doi.org/10.1038/s41586-024-07857-4https://www.nature.com/articles/s41586-024-07857-4

本文译自Nature。

来源：今日新材料