КУЛОНОВСКИЕ ЭФФЕКТЫ В МАЙОРАНОВСКИХ СИСТЕМАХ Текст научной статьи по специальности «Физика»

КУЛОНОВСКИЕ ЭФФЕКТЫ В МАЙОРАНОВСКИХ СИСТЕМАХ

Аксенов С. В.1, Шустин М. С.1'2, Бурмистров И. С. 2

1Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН, Красноярск, Россия 2Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау, Черноголовка, Россия

Сверхпроводящие проволоки со спин-орбитальным взаимодействием в магнитном поле и цепочка Китаева, как предельный случай, активно изучаются с целью поиска майорановских связанных состояний и развития схем квантовых вычислений, использующих эти квазичастицы [1]. Начиная с первых работ, существенное внимание уделяется проблеме зарядовых корреляций. В частности, учет кулоновских взаимодействий приводит к изменению классификации топологических фаз и необходимости переопределения операторов майорановских мод [2,3].

В настоящей работе изучается влияние остаточного многочастичного взаимодействия, флуктуаций, на топологические фазы в расширенной модели Китаева [4]. В отличие от стандартной модели цепочки бесспиновых фермионов, где сверхпроводящее спаривание и перескоки рассматриваются между ближайшими соседями [5], в данном случае учитываются аналогичные процессы во второй координационной сфере. В рамках пертурбативного подхода показано, что топологический инвариант, построенный на функциях Грина, может быть представлен в виде суммы среднеполевого и флуктуационного вкладов, Nmf+Nfi. Появление последнего связано с остаточным взаимодействием, V, боголюбовских квазичастиц. При этом, для малых значений V ненулевые Nfi возможны только вблизи линий в пространстве параметров, где изменяется Nmf.

Физика флуктуационных топологических переходов тесно связана со свойствами аномальных функций Грина на нулевой частоте. Ее квазичастичная зависимость имеет несколько гармоник Фурье. Причем, вторая гармоника может возникать исключительно за счет флуктуаций, а соответствующие дополнительные но-дальные точки реализуются вблизи минимумов среднеполевого спектра. В результате, если ренормировка спектра за счет флуктуаций достаточно сильна для закрытия щели, то можно говорить, что топологический фазовый переход сопровождается эффективным заселением состояний, отвечающих этим нодальным точкам. Последнее хорошо согласуется с механизмом, известным для квадратичных гамильтонианов [1]. Найденные эффекты можно интерпретировать как развитие идеи остаточного порядка [6] в области топологических фазовых переходов.

Исследование выполнено при поддержке гранта РНФ No. 22-42-04416.

Литература

1. Valkov V.V., Shustin M.S., Aksenov S.V., Zlotnikov A.O., Fedoseev A.D., Mitskan V.A.., Kagan M.Yu.// Phys. - Usp.- 2022. - V.65. - P.2.

2. Fidkowski L., Kitaev A. // Phys. Rev. B. - 2010. - V.81. - P.134509.

3. Kells G. // Phys. Rev. B. - 2015. - V.92. - P.081401(R).

4. Shustin M.S., Aksenov S.V., Burmistrov I.S. // Phys. Rev. B. - 2024. - V.109. - P.075435.

5. Kitaev A. // Phys. - Usp.- 2001. - V.44. - P.131.

6. Femandes R.M., Orth P.P., Schmalian J., Annu. Rev. Condens. Matter Phys. - 2019. - V.10. -P.133.