Эффективный гамильтониан топологически защищенного кубита в геликоидальном кристалле
- Авторы: Ниязов Р.А.1,2, Аристов Д.Н.1,2,3, Качоровский В.Ю.2
-
Учреждения:
- Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”
- Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН
- Санкт-Петербургский государственный университет
- Выпуск: Том 118, № 5-6 (9) (2023)
- Страницы: 376-383
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0370-274X/article/view/141971
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1234567823170123
- EDN: https://elibrary.ru/KBPDDK
- ID: 141971
Цитировать
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
- B. Bernevig and T. Hughes, Topological Insulators and Topological Superconductors, Princeton University Press, Princeton (2013).
- M. Z. Hasan and C. L. Kane, Rev. Mod. Phys. 82, 3045 (2010).
- X.-L. Qi and S.-C. Zhang, Rev. Mod. Phys. 83, 1057 (2011).
- C. L. Kane and E. J. Mele, Phys. Rev. Lett. 95, 226801 (2005).
- B. A. Bernevig, T. L. Hughes, and S. C. Zhang, Science 314, 1757 (2006).
- M. Konig, S. Wiedmann, C. Brune, A. Roth, H. Buhmann, L. W. Molenkamp, X.-L. Qi, and S.- C. Zhang, Science 318, 766 (2007).
- A. Roth, C. Brune, H. Buhmann, L. W. Molenkamp, J. Maciejko, X.-L. Qi, and S.-C. Zhang, Science 325, 294 (2009).
- 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).
- 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).
- A. Kononov, S. V. Egorov, Z. D. Kvon, N. N. Mikhailov, S. A. Dvoretsky, and E. V. Deviatov, JETP Lett. 101, 814 (2015).
- 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).
- 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).
- J. H. Bardarson, P. W. Brouwer, and J. E. Moore, Phys. Rev. Lett. 105, 156803 (2010).
- J. H. Bardarson and J. E. Moore, Rep. Prog. Phys. 76, 56501 (2013).
- G. Gusev, Z. Kvon, O. Shegai, N. Mikhailov, and S. Dvoretsky, Solid State Commun. 205, 4 (2015).
- P. Delplace, J. Li, and M. Buttiker, Phys. Rev. Lett. 109, 246803 (2012).
- F. Dolcini, Phys. Rev. B 83, 165304 (2011).
- R. A. Niyazov, D. N. Aristov, and V. Y. Kachorovskii, Phys. Rev. B 98, 045418 (2018).
- R. A. Niyazov, D. N. Aristov, and V. Y. Kachorovskii, npj Computational Materials 6, 174 (2020).
- R. A. Niyazov, D. N. Aristov, and V. Y. Kachorovskii, Phys. Rev. B 103, 125428 (2021).
- R. A. Niyazov, D. N. Aristov, and V. Y. Kachorovskii, JETP Lett. 113, 689 (2021).
- H. Maier, J. Ziegler, R. Fischer, D. Kozlov, Z. D. Kvon, N. Mikhailov, S. A. Dvoretsky, and D. Weiss, Nat.Commun. 8, 2023 (2017).
- J. Ziegler, Quantum transport in HgTe topological insulator nanostructures, Ph. D. thesis, University of Regensburg, Regensburg (2019).
- R. A. Niyazov, D. N. Aristov, and V. Y. Kachorovskii, (2023), Phys. Rev. B 108, 075424 (2023).
- B. A. Volkov and O. A. Pankratov, JETP Lett. 42, 178 (1985).
- J. C. Y. Teo and C. L. Kane, Phys. Rev. B 79, 235321 (2009).
- D. N. Aristov and R. A. Niyazov, Phys. Rev. B 94, 035429 (2016).
- D. N. Aristov, I. V. Gornyi, D. G. Polyakov, and P. Wolfle, Phys. Rev. B 95, 155447 (2017).
- J. Wang, Y. Meir, and Y. Gefen, Phys. Rev. Lett. 118, 046801 (2017).
- S. V. Maleyev, A. G. Yashenkin, and D. N. Aristov, Phys. Rev. B 50, 13825 (1994).
- V. I. Perel and D. G. Polyakov, JETP 59, 204 (1984).
- A. P. Dmitriev, JETP 68, 132 (1989).