拓撲超導體可以在其邊界上支持局域Majorana態。這些準粒子激發遵循非阿貝爾統計，可以用拓撲保護的方式編碼和操縱量子信息，有望成為量子計算的理想構件。
近年來，研究人員采用隧穿光譜法，在超導-半導體納米線中臨界磁場以上條件下觀測到幾次零偏電導峰，這被視為Majorana零模的標志。雖然Majorana邊界態的特征在一維系統中已經被觀測到，但目前人們正在努力尋找不需要微調參數、并且可以輕松地擴展到大量狀態的替代平臺。
二維系統則正好提供了一種可替代的方法，使得Majorana通道限域在平面的Josephson結內。這種情況下，超導體鉛之間的相差φ構成另一調諧參數——據預測，相比無相差的系統，有相差的系統能在較弱磁場下驅動系統的拓撲轉變。
有鑒于此，2019年4月25日，Nature雜志連續刊登2篇文章，報道了科學家在二維Josephson結中觀察到拓撲超導性的實驗證據。一篇文章來自美國哈佛大學AmirYacoby團隊，另一篇文章來自丹麥哥本哈根大學Fabrizio Nichele團隊和Charles M. Marcus團隊。
下面，我們簡要介紹這兩篇文章，希望對大家有所啟發，更詳細內容，請大家務必以原文為準。
哈佛大學Amir Yacoby團隊提出了一種實驗方法用于Majorana邊界態的二維構筑。作者認為，此工作為在二維系統中實現拓撲超導性，創建和操縱Majorana模，以及探測拓撲超導相提供了一個很有前途的平臺。
本文要點
1.作者采用與薄膜Al耦合的HgTe量子阱形成的Josephson結（超導隧道結），通過控制橫跨結的相位差以及施加面內磁場，能夠調節平凡-拓撲超導態之間的轉變。
2.作者通過測量結邊緣的隧穿電導來確定產生的超導體的拓撲狀態。弱磁場下，隧穿譜零偏置處存在極小值，與平凡超導體一致。然而，隨著磁場增強，隧穿電導出現一個零偏峰（零偏置處極大值），這種零偏峰持續存在于一系列相位差范圍內，該相位差隨磁場的增大而系統地擴大。
3.觀測結果與對該系統的理論預測相一致，且與對具有相似尺寸和參數的模型系統進行的全量子力學數值模擬相一致。
圖1. 相位控制的Josephson結中的拓撲轉變
圖2. 弱/強磁場下隧穿電導的相位調制
參考文獻：
Hechen Ren, Falko Pientka, SeanHart, Andrew T. Pierce, Michael Kosowsky, Lukas Lunczer, Raimund Schlereth,Benedikt Scharf, Ewelina M. Hankiewicz, Laurens W. Molenkamp, Bertrand I.Halperin & Amir Yacoby. Topological superconductivity in a phase-controlledJosephson junction. Nature, 2019.
丹麥哥本哈根大學Fabrizio Nichele團隊和Charles M. Marcus團隊在平面Josephson結中拓撲超導性的實驗證據。
本文要點
1.通過測量基于Al（上）/InAs異質結的Josephson結末端的隧穿光譜，發現零偏電導峰是相位相關的。相對φ=0而言，將Josephson結偏置為φ≈π將降低零偏電導峰出現的臨界磁場。
2.在有限尺寸的Josephson結中，零能態的相位和磁場依賴關系與Majorana零模模型是一致的。
3.除了提供相位調諧拓撲超導性的實驗證據，作者的實驗裝置還可用于超導量子電動力學系統，并可擴展到拓撲量子計算所需的復雜外形。
圖1. 拓撲Josephson結
圖2. 平行磁場中零偏峰的演變
圖3. 臨界磁場的相位相關性
