磁通漩涡中可形成Majorana零能模

拓扑超导态是物质的一种新状态， 其表面存在受拓扑保护的金属态，而在其内部则是超导态。当其处于外磁场中时，其磁通漩涡中可形成Majorana零能模，统计特性符合非阿贝尔统计。由于这些态受到拓扑保护，不受弱杂质等的影响，因此拓扑超导材料被认为是实现量子计算最理想的材料。实现拓扑超导材料主要有两个途径：一种是通过加压、掺杂等方式在已有的拓扑材料中实现超导（如CuxBi2Se3）；另一种是寻找具有非平庸拓扑性质的超导材料。而在实验最直接的证据就是发现Majorana零能模。

来自杭州师范大学曹超教授和浙江大学陈启瑾教授的团队系统地研究了准一维铬基超导体的正常态电子结构和拓扑性质，发现这些材料中存在受拓扑保护的三重简并点。通过计算［010］ 方向的表面态，研究发现这些三重简并点在该方向上被一维费米弧链接。此外，研究者采用无规相近似的方法考虑电子间相互作用对体系的影响。该研究发现，与Na2Cr3As3和Cs2Cr3As3相比，在K2Cr3As3和Rb2Cr3As3中具有非常强的铁磁涨落。这一结果与多个NMR实验结果吻合。在该近似下，体系的三重简并点依旧存在，并没有受到铁磁涨落很大影响。在超导态时通过对体系晶格对称性和超导能系对称性，以及自旋轨道耦合系数的对称性分析，研究提出该体系在超导态时也可能存在非平庸拓扑性质。由于很强的铁磁涨往往会导致超导三重态配对，以及超导态时的非平庸拓扑性质，这种准一维铬基超导体材料在三重态配对下很可能是一种拓扑超导的候选材料。

该文近期发表于npj Computational Materials 6： 30 （2020）。

Coexistence of nontrivial topological properties and strong ferromagnetic fluctuations in quasi-one-dimensional A2Cr3As3

Chenchao Xu， Ninghua Wu， Guo-Xiang Zhi， Bing-Hua Lei， Xu Duan，Fanglong Ning， Chao Cao & Qijin Chen

Superconductivity in crystals without inversion symmetry has received extensive attention due to its unconventional pairing and possible nontrivial topological properties. Using first-principles calculations， we systemically study the electronic structure of noncentrosymmetric superconductors A2Cr3As3 （A = Na， K， Rb， and Cs）。 Topologically protected triply degenerate points connected by one-dimensional arcs appear along the C3 axis， coexisting with strong ferromagnetic （FM） fluctuations in the non-superconducting state. Within random phase approximation， our calculations show that strong enhancements of spin fluctuations are present in K2Cr3As3 and Rb2Cr3As3 and are substantially reduced in Na2Cr3As3 and Cs2Cr3As3. Symmetry analysis of pairing gap Δ（k） and spin–orbit coupling gk suggest that the arc surface states may also exist in the superconducting state， giving rise to possible nontrivial topological properties.

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