Majorana-fermionen zijn deeltjes die hun eigen antideeltjes zijn. In de fysica van de gecondenseerde materie, nul-energie Majorana-fermionen gehoorzamen aan niet-abelse statistieken, en kan worden gebruikt in fouttolerante topologische kwantumberekeningen. Ze zijn dan ook het onderwerp van uitgebreide studies. Echter, aangezien Majorana-fermionen geen elektrische lading dragen, het experimenteel detecteren ervan is nog steeds een uitdaging. Een huidige ruisstudie biedt nu een directe methode voor de detectie van deze nieuwe deeltjes.

De krant, getiteld "Huidige ruis in een topologische Josephson-kruising, " werd gepubliceerd in WETENSCHAP CHINA Natuurkunde, Mechanica en astronomie , wiens corresponderende auteurs Prof. Hua Jiang van Soochow University en Prof. X.C. Xie van Peking University zijn. Met behulp van de niet-evenwichtsfunctiemethode van Green, de auteurs analyseren de stroom over een topologische Josephson-junctie en gerelateerde stroomruis, het onthullen van de relatie tussen het bestaan ​​van Majorana-fermionen en niet-evenwichtsstroomruis.

Er is voorspeld dat een topologische Josephson-junctie twee nul-energetische Majorana-gebonden toestanden kan bevatten aan de interfaces als de tijdomkeringssymmetrie wordt verbroken. Deze gebonden toestanden geven aanleiding tot twee 4π periodieke energiefaserelaties die overeenkomen met verschillende pariteiten en elkaar kruisen. Dergelijke energie-faserelaties leiden tot een fractioneel Josephson-effect van dezelfde periodiciteit. Hoe dan ook, in een realistisch systeem, de oneindig kleine energiekloof die wordt geopend door het effect van de eindige grootte, zal de 2π-periodiciteit herstellen. In niet-evenwicht, de Majorana-gebonden toestanden kunnen deze energiekloof overbruggen onder een bias V. Theoretisch werk heeft voorspeld dat de huidige ruis een piek vertoont bij ω=eV vanwege de koppeling tussen Majorana-gebonden toestanden en het continuüm. Echter, deze Majorana-gebonden toestanden kunnen ook het continuüm koppelen nadat een proces van meerdere Andreev-reflecties op de interfaces plaatsvindt, resulterend in nieuwe verschijnselen.

Gebaseerd op de niet-evenwichts-groene functiemethode, de onderzoekers bestudeerden het effect van de meervoudige Andreev-reflecties zowel in afwezigheid als in aanwezigheid van een DC-biasspanning. Ze laten zien dat de evenwichtsruis en de evenwichtsstroom dezelfde 2π-periodiciteit vertonen als die in conventionele knooppunten vanwege het effect van eindige grootte. Echter, de dips van de evenwichtsruis geven de signatuur van het fractionele Josephson-effect aan. Anderzijds, de meervoudige Andreev-reflecties veroorzaakten pieken van eindige frequentie niet-evenwichtsruis die verscheen bij ω =neV, het leveren van een bewijs voor de experimentele detectie van deze Majorana-gebonden toestanden.