Физика Низких Температур: Том 47, Выпуск 5 (Май 2021), c. 435-439    ( к оглавлению , назад )

Majorana zero modes in the interacting fermion chain without pairing

A. A. Zvyagin

B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of UkraineKharkiv 61103, Ukraine

V. N. Karazin Kharkiv National University, Kharkiv 61022, Ukraine
E-mail: zvyagin@ilt.kharkov.ua

Received January 14, 2021 , published online March 26, 2021

Abstract

The ground state behavior of the spinless fermion chain with an interaction between fermions at neighboring sites is studied for free open boundaries. For the strong enough repulsion boundary gapless states (bound state of Majorana operators from opposite sites of the chain) can exist inside the gap for bulk excitations, i.e.,in the topological insulator regime. We propose to use those Majorana zero modes as topological qubits, similar to the ones in one-dimensional topological superconductors. Possible physical realizations of the considered model are discussed.

Анотація

Вивчається поведінка ланцюжка безспінових ферміонів звзаємодією між ферміонами у сусідніх вузлах без спарювання в основному стані для відкритих вільних границь. Для достатньо сильного відштовхування граничні безщільові стани (зв’язані стани майоранівських операторів з різних кінців ланцюжка) можуть існувати в щілині для об’ємних збуджень, тобто в режимі топологічного ізолятора. Запропоновано використовувати такі майоранівські нульові моди як топологічні кубіти, подібно модам в одновимірному топологічному надпровіднику. Дискутуються можливі фізичні реалізації моделі,що розглядається.

Key words: Majorana edge states, topological insulator, topological quantum computer.