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物性物理学:量子化されたマヨラナコンダクタンス

Nature 556, 7699 doi: 10.1038/nature26142

マヨラナゼロモードは、局在準粒子の一種であり、トポロジカル量子コンピューティングにおいて大きな可能性を秘めている。電気的輸送におけるトンネル分光法は、例えば、微分コンダクタンスのゼロバイアスピークとして、マヨラナゼロモードの存在を確認するための主要なツールである。マヨラナゼロバイアスピークの大きさは、粒子がそれ自体の反粒子であるという有名なマヨラナ対称性の直接的な結果として、ゼロ温度で2e2/h(ここで、eは電子の電荷、hはプランク定数)の普遍コンダクタンス値で量子化されると予測されている。マヨラナ対称性によって、トンネル結合での秩序の乱れ、相互作用および変動から、量子化が保護される。しかし、これまでの実験の大半では、2e2/hよりもずっと小さいゼロバイアスピークが示されており、最近観測されたゼロバイアスピークが2e2/hに最も近いものである。本論文では、アルミニウムの超伝導シェルで覆われたアンチモン化インジウム半導体ナノワイヤーで測定されたゼロバイアスコンダクタンスにおける、2e2/hの量子化コンダクタンスプラトーを報告する。今回測定したゼロバイアスピークの大きさは、磁場やトンネル結合などのパラメーターを変えても一定であり、量子化されたコンダクタンスプラトーであることが示唆された。我々は、温度依存性だけでなく電場や磁場に対するロバスト性を調べて、この量子化されたマヨラナピークとマヨラナ起源でない可能性があるピークとを識別した。今回の量子化されたコンダクタンスプラトーの観測は、系内にマヨラナゼロモードが存在することを強く裏付けているので、トポロジカル量子コンピューティングにつながる可能性のある将来の編み込み(braiding)実験への道を開く。

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