近日，beat365英国官网网站beat365英国官网网站龔壽書研究員及其合作者在手性超導體的理論研究中取得新進展。相關結果以“三角晶格莫特絕緣體摻雜後的量子相圖和自發出現的拓撲手性超導态（Quantum Phase Diagram and Spontaneously Emergent Topological Chiral Superconductivity in Doped Triangular-Lattice Mott Insulators）”為題，于2023年3月30日發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上，并選為編輯推薦（Editors’Suggestion）。論文鍊接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.136003。

拓撲手性超導态是具有一定拓撲性質并且破壞時間反演對稱性的非常規超導态，其中演生出來的馬約拉納激發對于量子計算具有潛在應用價值。早期理論研究指出摻雜手性自旋液體态可能實現拓撲超導态。在實驗研究中，可能實現手性自旋液體态的材料和轉角系統也自然成為尋找拓撲超導态的物理體系，相關的實驗研究也是目前的研究熱點。

然而，在微觀模型中确認拓撲超導态則是較為困難的。一方面強關聯電子體系的精确計算是一個挑戰，另一方面手性自旋液體态在很長時間裡也沒有在模型計算中得到确認。這幾年，随着自旋體系中手性自旋液體态的發現，摻雜手性自旋液體尋找拓撲超導又成為亟待探索的課題。近年來，針對自發破缺時間反演自旋液體态摻雜的研究都沒有發現拓撲超導态，而是觀察到手性金屬态或者魏格納晶體态。

該工作精确計算了三角晶格反鐵磁體系在摻雜後的相圖，通過系統考慮次近鄰電子躍遷和自旋相互作用的影響，發現了自發破缺時間反演對稱性的d+id拓撲手性超導态，具有非平庸的陳數。該研究結果表明通過調制體系中的幾何阻挫和空穴躍遷行為可以抑制自旋關聯和電荷有序，從而誘導出拓撲超導态。該工作澄清了相關的一些理論問題，為實驗探索拓撲超導提供了新思路。

該研究得到了國家自然科學基金面上項目12274014和重點項目No. 11834014的資助。加州州立大學黃逸軒博士後是第一作者，龔壽書研究員和加州州立大學Donna Sheng教授是共同通訊作者。

左圖：計算中所使用的三角晶格t-J模型，系統具有最近鄰和次近鄰電子躍遷和自旋超交換相互作用。右圖：複超導序參量相對相位的定義。

圖示：三角晶格t-J模型的相圖。體系在次近鄰項較弱時展現出類似赝能隙的行為（PGL），具有電荷密度波序（CDW）和自旋密度波漲落（SDWF）。通過增強次近鄰電子躍遷t2/t1或自旋超交換相互作用J2/J1，電荷有序被抑制體系進入d+id拓撲超導态，具有非平庸的陳數C = 2。繼續增加次近鄰項，體系則進入d波超導态。