Riassunto:

I nanofili di Majorana, esotiche strutture unidimensionali previste dalla teoria, hanno attirato un'attenzione significativa grazie alle loro potenziali applicazioni nell'informatica quantistica topologica e nella spintronica. La realizzazione delle modalità zero di Majorana in questi nanofili si basa sull'interazione di superconduttività, interazione spin-orbita (SOI) e sulla presenza di campi magnetici esterni. Tuttavia, il ruolo preciso del SOI nella stabilizzazione delle modalità Majorana e nella protezione dalla decoerenza ambientale non è ancora del tutto chiaro.

In questo studio, indaghiamo l'impatto del SOI sulla robustezza dei nanofili di Majorana attraverso modelli teorici e simulazioni numeriche. Analizziamo lo spettro energetico del sistema di nanofili e identifichiamo le firme caratteristiche degli stati legati di Majorana. Variando sistematicamente la forza del SOI e altri parametri rilevanti, determiniamo le condizioni ottimali per la formazione di Majorana e la loro stabilità contro vari meccanismi di decoerenza.

I nostri risultati fanno luce sul ruolo fondamentale del SOI nella protezione dei nanofili di Majorana. Troviamo che un forte SOI è cruciale per indurre la transizione di fase topologica e aprire il gap energetico di Majorana. Inoltre, dimostriamo che l'aumento della forza del SOI migliora la resilienza delle modalità Majorana contro il disordine e le fluttuazioni del campo magnetico, rendendole più robuste rispetto a condizioni sperimentali realistiche.

I nostri risultati forniscono preziose informazioni sulla progettazione e l’ottimizzazione dei dispositivi nanofili Majorana. Adattando la forza SOI e altri parametri del sistema, diventa possibile migliorare la coerenza e la durata delle quasiparticelle di Majorana, avvicinandoci alla realizzazione di tecnologie quantistiche topologiche basate su queste notevoli eccitazioni.

Parole chiave: Nanofili di Majorana, interazione spin-orbita, calcolo quantistico topologico, decoerenza, analisi dello spettro energetico, simulazioni numeriche, transizione di fase topologica, stati legati di Majorana, resilienza al disordine, miglioramento della coerenza.