четверг, 12 января 2012 г.

Павел Иоселевич: Майорановский фермион на поверхности топологического изолятора и аномальный джозефсоновский ток

Свой доклад Павел начал с детального объяснения о том, что такое майорановский фермион на языке вторичного квантования и почему он может реализовываться как одно из состояний в  гамильтониане Боголюбова-де Жена. Для иллюстрации этого общего утверждения был рассмотрен гамильтониан модели Китаева для одномерного p-волнового сверхпроводника, в которой существует фаза с двумя майорановскими состояниями, локализованными на краях одномерной цепочки. Также два (вырожденных по спину) майорановских состояния существуют в коре абрикосовского вихря в p-волновом сверхпроводнике. Для того, чтобы иметь ровно одно майорановское состояние необходимо нарушить вырождение по спину. Этого можно достичь, например, сильным спин-орбитальным взаимодействием. Такая ситуация возникает в модели электронов с дираковским спектром и обычным s-волновым спариванием. Эта модель может быть реализована на поверхности трёхмерного топологического изолятора, покрытого s-волновым сверхпроводником.

В этом месте Павел потратил некоторое время на объяснение того, что такое двумерные и трёхмерные топологические изоляторы. Далее Павел перешёл непосредственно к задаче, которую он решал: контакт сверхпроводник - топологический изолятор - сверхпроводник, через который проходит вихрь, перпендикулярно границам раздела. Строго говоря, в каждом из сверхпроводников есть свой вихрь, а в топологическом изоляторе магнитное поле распределено так,  чтобы сохранялся магнитный поток. Оказывается, что уровни энергии в вихре зависят от разности фаз между сверхпроводниками, что приводит к существованию джозефсоновского (спектрального) тока, особенностью которого оказывается компонента 4pi периодичная по разности фаз (в стандартной ситуации джозефсоновский ток 2pi периодичен по разности фаз). Павел на качественном уровне объяснил этот факт существованием майорановских состояний в вихрях и эффектов четности числа квазичастиц в сверхпроводнике. Это место вызвало бурную дискуссию: были заданы вопросы о том джозефсоновский ток каких частиц будет течь и какие есть ограничения на скорость изменения разности фаз сверхпроводников, которая обычно изменяется прикладываемым магнитным полем.

Более детально с работой можно ознакомится на http://arxiv.org/abs/1012.0407 .



Комментариев нет: