2019年1月15日國際頂級物理學期刊《物理評論快報》（PRL）在線刊登了beat365英国官网网站李偉副教授合作研究最新成果，“不均勻自旋梯子中的非拓撲馬約拉納零能模”（Nontopological Majorana Zero Modes in Inhomogeneous Spin Ladders），李偉副教授為共同作者，北航為合作單位。

作為凝聚态物理中的“基本粒子”和關聯量子物質的組成單元，近年來馬約拉納零能模引了人們極大的研究興趣。尋找穩定的局域零能模來實現可操控的馬約拉納量子比特，是一項非常誘人的未來固态量子信息技術。這項工作提出了一個新的構造方案：在耦合參數不均勻的量子自旋梯子結構中不同量子相界面處“捕獲”局域馬約拉納零能模。

論文采用玻色化等場論手段将自旋梯子模型寫成無相互作用的馬約拉納費米場，其中存在具有不同正負質量的單态和三重态馬約拉納費米子，不同的質量符号對應着不同的磁量子相。進而合作者們在讨論中想到将這些量子相耦合起來形成類似“三明治”結構，界面處費米場正負質量交替，從而出現馬約拉納零能模（見圖1）。同時，這些界面馬約拉納束縛态的出現無需體态提供拓撲保護。

李偉與長期合作者A.Weichselbaum采用高精度SU(2)密度矩陣重正化群方法做了大量計算，得到了含有塊相互作用的自旋梯子模型的相圖，并對基态簡并度和糾纏譜做了細緻分析。排除了若幹可能的理論，并幫助尋找到了RS-VBS_-RS自旋梯子結構量子相界面處穩定的馬約拉納零能模。

圖1（a）自旋梯子量子相“異質結”示意圖，RS代表“垂直”共價鍵晶體态，VBS_代表“負”共價鍵晶體态，這兩個量子相中的單重态馬約拉納場具有不同的質量，在界面處交換質量符号使得我們可以“捕獲”局域零能模。

該論文得到了國家自然科學基金青年項目，重點項目（量子多體計算新方法），北航卓越百人計劃，北航青年拔尖人才基金等的大力支持。

論文鍊接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.027201