Majorana零模(拓扑超导体边界处的准粒子态)有望成为容错量子计算的理想构件。之前的研究中，研究人员采用隧穿光谱法，在超导-半导体纳米线中临界磁场以上条件下观测到几次零偏电导峰，这被视为Majorana零模的标志。另一方面，二维系统提供了一种替代的方法——使得Majorana通道限域在平面的Josephson结内。这种情况下，超导体铅之间的相差φ构成另一调谐参数——据预测，相比无相差的系统，有相差的系统能在较弱磁场下驱动系统的拓扑转变。
近日，丹麦哥本哈根大学Fabrizio Nichele团队和Charles M. Marcus团队通过测量基于Al（上）/InAs异质结的Josephson结末端的隧穿光谱，发现零偏电导峰是相位相关的。相对φ=0而言，将Josephson结偏置为φ≈π将降低零偏电导峰出现的临界磁场。在有限尺寸的Josephson结中，零能态的相位和磁场依赖关系与Majorana零模模型是一致的。除了提供相位调谐拓扑超导性的实验证据，作者的实验装置还可用于超导量子电动力学系统，并可扩展到拓扑量子计算所需的复杂外形。
图1. 拓扑Josephson结。
图2. 平行磁场中零偏峰的演变。
图3. 临界磁场的相位相关性。
Antonio Fornieri, Alexander M. Whiticar, F. Setiawan, Elías Portolés, Asbjørn C. C. Drachmann, Anna Keselman, Sergei Gronin, Candice Thomas, Tian Wang, Ray Kallaher, Geoffrey C. Gardner, Erez Berg, Michael J. Manfra, Ady Stern, Charles M. Marcus & Fabrizio Nichele. Evidence of topological superconductivity in planar Josephson junctions. Nature, 2019.
DOI: 10.1038/s41586-019-1068-8
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1068-8#article-info