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Geometric Josephson effects in chiral topological nanowires

机译：手性拓扑纳米线中的几何约瑟夫森效应

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摘要

One of the salient signatures of Majorana zero modes and topological superconductivity is a 4π-periodic Josephson effect due to the combination of fermion parity conservation and the presence of a topologically protected odd number of zero-energy crossings in the Andreev spectrum. In this paper, we study this effect in Josephson junctions composed of two semiconducting nanowires with Rashba spin-orbit coupling and induced superconductivity from the proximity effect. For certain orientations of the external magnetic field, such junctions possess a chiral symmetry, and we show how this symmetry allows the Andreev spectrum and the protected crossings to be shifted by introducing a relative angle between the two wires. The junction then displays a geometrically induced anomalous Josephson effect, the flow of a supercurrent in the absence of external phase bias. Furthermore, we derive a proportionality relation between the local current density and the local curvature for a single curved wire. This result can be viewed as a one-dimensional analog of the recently proposed geo-Josephson effect [T. Kvorning et al., Phys. Rev. Lett. 120, 217002 (2018)]. Our two proposed effects can, in principle, be used as signatures of topological superconductivity in one dimension.
机译：Majorana零模式和拓扑超导性的显着标志之一是4π周期约瑟夫森效应，这归因于费米子奇偶性守恒和Andreev谱中存在拓扑保护的奇数个零能量交叉点。在本文中，我们研究了由两根具有Rashba自旋轨道耦合的半导体纳米线组成的约瑟夫逊结的这种效应，并通过邻近效应诱导了超导性。对于外部磁场的某些方向，此类结具有手征对称性，并且我们展示了这种对称性如何通过在两条导线之间引入相对角度来使安德列夫谱和受保护的交叉点发生位移。然后，该结显示出几何上引起的异常约瑟夫森效应，即在没有外部相位偏置的情况下的超电流流动。此外，我们得出单根弯曲线的局部电流密度和局部曲率之间的比例关系。该结果可以看作是最近提出的geo-Josephson效应的一维模拟[T。 Kvorning等，Phys。牧师120，217002（2018）]。原则上，我们提出的两种效应可以用作一维拓扑超导性的标志。

著录项

  • 来源
    《Physical review》 |2018年第5期|054508.1-054508.7|共7页
  • 作者

    Christian Spanslaett;

  • 作者单位

    Department of Physics, Stockholm University, SE-106 91 Stockholm, Sweden;

  • 收录信息
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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