研究透视：超导-量子霍尔约瑟夫森结-石墨烯纳米带 | Nature

对于设计能够诱导和操纵拓扑量子计算的非阿贝尔态电路，超导与量子霍尔quantum Hall (QH) 效应的混合，极具有显著的潜力。然而，尽管最近在这种混合方面取得了实验进展，但仍然缺乏手性量子霍尔QH约瑟夫森Josephson结（相干超导QH电路的基本构件）的具体证据。因其预期特征是在量子霍尔QH边缘通道中，存在不寻常的手性超电流，并以特定2ϕ0磁通量周期（ϕ0=h/2e是超导通量量子，其中H是普朗克常数，e是电子电荷）振荡。

近日，法国 格勒诺布尔大学 (Université Grenoble Alpes) Hadrien Vignaud, David Perconte，Benjamin Sacépé等，在Nature上发文，报道了在封装的石墨烯纳米带中，超窄约瑟夫森结表现出了手性超电流，可见高达8T，并自旋简并边缘通道是电阻h/2e2≈12.9kΩ的量子霍尔QH平台。

研究观察到了，超电流的可再现2ϕ0周期振荡，当由量子霍尔QH边缘通道形成的环面积恒定时，在数据中解析的磁长度校正内，该周期振荡以恒定的填充因子出现。通过改变约瑟夫森结的几何结构，研究表明减小超导体/正常界面长度，对于在量子霍尔QH平台上，获得可测量的超电流，是至关重要的，这与预测沿超导界面退相的理论一致。

该项发现，有助于探索具有非阿贝尔马约拉纳费米子Majorana和仲费米子Parafermion零模的相关和分数量子霍尔QH基超导器件。

Evidence for chiral supercurrent in quantum Hall Josephson junctions.
在量子霍尔约瑟夫森结中，手征超流的证据。

图1: 基于量子霍尔quantum Hall，QH边缘通道的约瑟夫森效应。

图2: 2ϕ0周期手征超流振荡。

图3: 边缘态波函数收缩。

图4: 基于手征安德烈夫边缘态chiral Andreev edge states，CAES的Aharonov–Bohm干涉测量法。

文献链接

Vignaud, H., Perconte, D., Yang, W. et al. Evidence for chiral supercurrent in quantum Hall Josephson junctions. Nature (2023).

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06764-4

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06764-4

本文译自Nature。