Transport phenomena through Majorana bound states

Abstract

In this work, we study systems with coupling between fermionic states and Majorana bound states (MBS), which are seen as a fractionalization of the first on the Kitaev model. The MBSs have interesting properties such as satisfying non-Abelian statistics, being of interest in quantum computation implementations. Following this, it is important to detect and manipulate these states to this aim. We consider the calculation of electronic and thermoelectric properties to reveal features of the MBSs presence on the systems. The transport quantities are obtained by means of the Green's function method, considering nanostructures hosting MBSs embedded between metallic leads, with and without coupling quantum dots (QDs). We showed that thermoelectric quantities displayed uniques features of MBSs presence, which can be useful to provide detection tools. In the electronic case, the Fano effect is used to characterize the MBSs presence. Besides, we also found that MBS leakage phenomena into QDs can be achieved mediated by other nanostructures, modifying the physical properties of QDs. Moreover, our results allow proposing tools of possible applications, for instance, through monitoring of effective coupling between MBSs belonging to independent topological superconductors. All the signatures of MBSs presence in interaction with other nanostructures studied in this work are useful to going further on its practical utilization.

En este trabajo se estudian sistemas con acoplamiento entre estados fermiónicos y estados ligados de Majorana (ELM), los cuales son vistos como fraccionalización de los primeros en el modelo de Kitaev. Los ELM poseen interesantes propiedades, entre las que destaca el satisfacer estadística no Abeliana, lo que los llevan a ser pensados en aplicaciones para computación cuántica. En este sentido, es importante detectar y utilizar estos estados con ese fin. Consideramos el cálculo de propiedades de transporte, electrónico y termoeléctrico, para mostrar características de la presencia de ELM. Las cantidades de transporte se obtienen mediante funciones de Green, considerando que entre contactos metálicos están embebidas nanoestructuras que albergan ELM con y sin conexión con puntos cuánticos (PC). Mostramos que cantidades termoeléctricas proveen características únicas de ELM, que pueden ser utilizadas para detección. En el ámbito electrónico, el efecto Fano es usado para caracterizar la presencia de ELM. Además, también encontramos que la filtración de ELM en PC, puede ser alcanzada a través de estructuras intermedias con estados fermiónicos, donde se manifiesta afectando las cantidades físicas. Adicionalmente, nuestros resultados permiten proponer herramientas para posibles aplicaciones, por ejemplo, permitiendo monitorear conexiones entre ELM. Todas las señales encontradas de presencia de ELM en interacción con otras nanoestructuras son útiles para avanzar en su utilización práctica.