Эффективный гамильтониан топологически защищенного кубита в геликоидальном кристалле

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрена сверхрешетка, образованная туннельно связанными одинаковыми антиточками, периодически расположенными в двумерном топологическом изоляторе, помещенном в магнитное поле. Cпектр сверхрешетки можно контролировать затворными электродами или меняя магнитный поток через антиточку. Показано, что на границе между двумя областями с разными потоками возникает топологически защищенный кубит, свойства которого зависят от скачка потока и могут управляться напряжением на затворах. Получен эффективный гамильтониан такого кубита, и проанализирована зависимость его свойств от основных параметров сверхрешетки: туннельной связи между антиточками и вероятности прыжков с переворотом спина.

Об авторах

Р. А. Ниязов

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”;Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН

Email: r.niyazov@mail.ioffe.ru

Д. Н. Аристов

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”;Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН;Санкт-Петербургский государственный университет

В. Ю. Качоровский

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН

Список литературы

  1. B. Bernevig and T. Hughes, Topological Insulators and Topological Superconductors, Princeton University Press, Princeton (2013).
  2. M. Z. Hasan and C. L. Kane, Rev. Mod. Phys. 82, 3045 (2010).
  3. X.-L. Qi and S.-C. Zhang, Rev. Mod. Phys. 83, 1057 (2011).
  4. C. L. Kane and E. J. Mele, Phys. Rev. Lett. 95, 226801 (2005).
  5. B. A. Bernevig, T. L. Hughes, and S. C. Zhang, Science 314, 1757 (2006).
  6. M. Konig, S. Wiedmann, C. Brune, A. Roth, H. Buhmann, L. W. Molenkamp, X.-L. Qi, and S.- C. Zhang, Science 318, 766 (2007).
  7. A. Roth, C. Brune, H. Buhmann, L. W. Molenkamp, J. Maciejko, X.-L. Qi, and S.-C. Zhang, Science 325, 294 (2009).
  8. G. M. Gusev, Z. D. Kvon, O. A. Shegai, N. N. Mikhailov, S. A. Dvoretsky, and J. C. Portal, Phys. Rev. B 84, 121302 (2011).
  9. C. Brune, A. Roth, H. Buhmann, E. M. Hankiewicz, L. W. Molenkamp, J. Maciejko, X.-L. Qi, and S.- C. Zhang, Nat. Phys. 8, 485 (2012).
  10. A. Kononov, S. V. Egorov, Z. D. Kvon, N. N. Mikhailov, S. A. Dvoretsky, and E. V. Deviatov, JETP Lett. 101, 814 (2015).
  11. H. Peng, K. Lai, D. Kong, S. Meister, Y. Chen, X. L. Qi, S. C. Zhang, Z. X. Shen, and Y. Cui, Nat. Mater. 9, 225 (2010).
  12. B. C. Lin, S. Wang, L. X. Wang, C. Z. Li, J. G. Li, D. Yu, and Z. M. Liao, Phys. Rev. B 95, 235436 (2017).
  13. J. H. Bardarson, P. W. Brouwer, and J. E. Moore, Phys. Rev. Lett. 105, 156803 (2010).
  14. J. H. Bardarson and J. E. Moore, Rep. Prog. Phys. 76, 56501 (2013).
  15. G. Gusev, Z. Kvon, O. Shegai, N. Mikhailov, and S. Dvoretsky, Solid State Commun. 205, 4 (2015).
  16. P. Delplace, J. Li, and M. Buttiker, Phys. Rev. Lett. 109, 246803 (2012).
  17. F. Dolcini, Phys. Rev. B 83, 165304 (2011).
  18. R. A. Niyazov, D. N. Aristov, and V. Y. Kachorovskii, Phys. Rev. B 98, 045418 (2018).
  19. R. A. Niyazov, D. N. Aristov, and V. Y. Kachorovskii, npj Computational Materials 6, 174 (2020).
  20. R. A. Niyazov, D. N. Aristov, and V. Y. Kachorovskii, Phys. Rev. B 103, 125428 (2021).
  21. R. A. Niyazov, D. N. Aristov, and V. Y. Kachorovskii, JETP Lett. 113, 689 (2021).
  22. H. Maier, J. Ziegler, R. Fischer, D. Kozlov, Z. D. Kvon, N. Mikhailov, S. A. Dvoretsky, and D. Weiss, Nat.Commun. 8, 2023 (2017).
  23. J. Ziegler, Quantum transport in HgTe topological insulator nanostructures, Ph. D. thesis, University of Regensburg, Regensburg (2019).
  24. R. A. Niyazov, D. N. Aristov, and V. Y. Kachorovskii, (2023), Phys. Rev. B 108, 075424 (2023).
  25. B. A. Volkov and O. A. Pankratov, JETP Lett. 42, 178 (1985).
  26. J. C. Y. Teo and C. L. Kane, Phys. Rev. B 79, 235321 (2009).
  27. D. N. Aristov and R. A. Niyazov, Phys. Rev. B 94, 035429 (2016).
  28. D. N. Aristov, I. V. Gornyi, D. G. Polyakov, and P. Wolfle, Phys. Rev. B 95, 155447 (2017).
  29. J. Wang, Y. Meir, and Y. Gefen, Phys. Rev. Lett. 118, 046801 (2017).
  30. S. V. Maleyev, A. G. Yashenkin, and D. N. Aristov, Phys. Rev. B 50, 13825 (1994).
  31. V. I. Perel and D. G. Polyakov, JETP 59, 204 (1984).
  32. A. P. Dmitriev, JETP 68, 132 (1989).

© Российская академия наук, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах