Enhancement of the Josephson Current in a Quantum Dot Connected to Majorana Nanowires

纳米线 凝聚态物理 马约拉纳 物理 量子点 束缚态 自旋(空气动力学) 弯曲分子几何 约瑟夫森效应 磁场 相(物质) 电流(流体) 超导电性 量子力学 材料科学 复合材料 热力学
作者
Feng Chi,Qiang-Sheng Jia,Jia Liu,Qingguo Gao,Zichuan Yi,Liming Liu
出处
期刊:Nanomaterials [MDPI AG]
卷期号:13 (9): 1482-1482 被引量:9
标识
DOI:10.3390/nano13091482
摘要

We investigate the behavior of the Josephson current in a system composed of a quantum dot (QD) sandwiched between two nanowires by using the nonequilibrium Green’s function technique. We consider that the nanowires are in proximity to s-wave superconducror substrates, and Majorana bound states (MBSs) are induced at their ends. It is also assumed that the two nanowires are not aligned in the same orientation, but form a bent angle with respect to each other. It is found that when only one spin state on the QD is coupled to the left nanowire, the Josephson current is the typical sinusoidal function of the phase difference between the two nanowires. If both spin states hybridize to the MBSs with equal coupling strengths, the Josephson current then is not a sinusoidal function of the phase difference. In particular, when the bent angle between the two nanowires is π/2 and the two modes of the MBSs in each nanowire are decoupled from each other, the Josephson current is enhanced by about twenty times in magnitude as compared to the former case. Moreover, the simultaneously enhanced currents of the two spin directions are of the same magnitude but flow in opposite directions and they induce a large pure spin current. Our results also show that this abnormally enhanced Josephson current will be suppressed by a vertical magnetic field applied to the QD.

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