超伝導：渦糸における複数マヨラナゼロモードの混成の特徴

マヨラナゼロモード（MZM）は、それ自体が自身の反粒子である、ゼロエネルギーの創発的トポロジカル準粒子である。検出されたMZMは空間的に分離しており電気的に中性であるので、超伝導体においてMZM間の混成を生じさせることは非常に困難である。今回我々は、超伝導トポロジカル結晶絶縁体SnTe(001)薄膜における、渦糸束縛状態の磁場応答を報告する。磁気ミラー対称性に起因して、単一渦糸中に複数のMZMが共存することが予想された。我々は、3軸のベクトルマグネットを備えた走査型トンネル顕微鏡を用いて、単一渦糸におけるゼロバイアスピーク（ZBP）が、弱い磁場の場合であっても見かけ上異方的な応答を示すことを見いだした。ZBPは、磁場が(110)型ミラー面に平行である場合は、(001)面で最大約100 nmの長距離までロバストに広がるが、そうでなければ非対称な分裂を示す。我々の系統的シミュレーションでは、自明なZBPを用いてこの異方性応答を再現することはできないことが実証された。今回の実験では、エネルギー分解能の限界のために、異なるMZMを直接区別することはできなかったものの、実験による測定結果と理論シミュレーションの比較から、対称性に保護された複数のMZMの存在と混成が強く裏付けられた。我々の研究は、磁場の向きを制御することによって異なるMZMを混成させる方法を示しており、トポロジカル状態の調整に利用可能なMZMの種類を拡張するものである。

目次へ戻る