In uno studio pubblicato su Natura l'8 giugno, un gruppo di ricerca congiunto guidato dal Prof. Gao Hongjun dell'Istituto di Fisica dell'Accademia Cinese delle Scienze (CAS) ha riportato l'osservazione di un reticolo Majorana-zero-mode (MZM) su larga scala, ordinato e sintonizzabile in il superconduttore a base di ferro LiFeAs, fornendo un nuovo percorso verso il futuro calcolo quantistico topologico.

Gli MZM sono stati legati a energia zero confinati nei difetti topologici dei cristalli, come i difetti di linea e i vortici indotti dal campo magnetico. Sono caratterizzati dalla microscopia/spettroscopia a tunneling a scansione (STM/S) come picchi di conduttanza a polarizzazione zero. Obbediscono a statistiche non abeliane e sono considerati elementi costitutivi per il futuro calcolo quantistico topologico.

Gli MZM sono stati osservati in diversi superconduttori a base di ferro topologicamente non banali, come Fe (Te_0,55 Se_0.45) , (Li_0,84 Fe_0,16 )OHFeSe e CaKFe₄ Come₄ . Tuttavia, questi materiali soffrono di problemi con il disordine indotto dalla lega, i reticoli di vortici incontrollabili e disordinati e la bassa resa dei vortici topologici, che ostacolano tutti il ​​loro ulteriore studio e applicazione.

In questo studio, i ricercatori hanno osservato la formazione di un reticolo MZM ordinato e sintonizzabile nel superconduttore LiFeAs naturalmente teso. Utilizzando STM/S dotato di campi magnetici, i ricercatori hanno scoperto che il ceppo locale esiste naturalmente in LiFeAs. Le strisce dell'onda di densità di carica biassiale (CDW) lungo le direzioni Fe-Fe e As-As sono prodotte dalla deformazione, con vettori d'onda di λ1~2,7 nm e λ₂ ~24,3 nm. La CDW con vettore d'onda λ₂ mostra una forte modulazione sulla superconduttività di LiFeAs.

Sotto un campo magnetico perpendicolare alla superficie del campione, i vortici emergono e sono costretti ad allinearsi esclusivamente lungo le strisce As-As CDW, formando un reticolo ordinato. La ridotta simmetria cristallina porta ad un drastico cambiamento nelle strutture topologiche delle bande a livello di Fermi, trasformando così i vortici in vortici topologici che ospitano MZM e formano un reticolo MZM ordinato. Inoltre, la densità e la geometria del reticolo MZM sono sintonizzabili da un campo magnetico esterno. Gli MZM iniziano ad accoppiarsi tra loro in presenza di campi magnetici elevati.

Questa osservazione di un reticolo MZM su larga scala, ordinato e sintonizzabile in LiFeAs espande la famiglia MZM che si trova nei superconduttori a base di ferro, fornendo così una piattaforma promettente per manipolare e intrecciare MZM in futuro, secondo i ricercatori.

Questi risultati potrebbero far luce sullo studio del calcolo quantistico topologico utilizzando superconduttori a base di ferro. + Esplora ulteriormente

Superconduttività topologica di ordine superiore nel superconduttore a base di ferro monostrato