2022年6月17日下午，量子科学与工程研究院党总支在国际量子研究院518报告厅举办了第二十三期卓粤量子沙龙活动，本次沙龙邀请了中科院物理所的李更副研究员为研究院师生带来了主题为“Observation of ordered and tunable Majorana zero mode lattice in LiFeAs”的报告。本次沙龙的主持人为国际量子研究院量子输运实验室负责人林本川老师。

李更老师的报告聚焦于铁基超导中的马约拉纳零能模（MZM），讲述了MZM的研究背景、几种典型铁基超导的能带结构和其中MZM形成基本原理、实验测量结果及他们团队近期取得的成果。

报告首先简单的介绍了粒子物理中的马约拉纳费米子在固体中对应的准粒子——马约拉纳准粒子的概念，和寻找马约拉纳准粒子的必要性，以及其对于研究拓扑量子计算的重要性。

接着李更老师简单介绍了几种实现马约拉纳准粒子的途径，包括p波超导，拓扑绝缘体和s波超导构成的异质结，s波超导诱导强自旋轨道耦合纳米线产生超导等。随后就他们团队主要的研究对象铁基超导进行了详细的讲解。由于铁基超导（FeTe0.55Se0.45，LiFeAs等）同时具有高温超导电性、自旋极化的拓扑表面态、较低的费米能级等性质，使得在这些材料中观测到较为纯净的马约拉纳零能摸成为可能。

报告中，李更老师全面而详细地向师生们讲述了他们的研究团队利用扫描隧道显微镜在铁基超导磁通涡旋中寻找MZM的实验结果以及对结果的分析。在超导的磁通涡旋中具有一系列分立的束缚态，称为CdGM态。对于s波超导，分立的束缚态能级之间的比值为0.5 : 1.5 : 2.5 : 3.5…；而对于p波超导，分立的束缚态能级之间的比值为0 : 1 : 2 : 3…，其中位于零能处的为MZM。由于铁基超导的高温超导电性和其拓扑表面态的性质，使得表面的超导电性和p波超导等价，所以在铁基超导表面的磁通涡旋中具有和p波超导一样的分立的束缚态能级；李更所在的团队利用STM在铁基超导表面的磁通涡旋中观测到了零偏压电导峰，并通过一系列的分析指出该零偏压电导峰为铁基超导体中存在MZM提供了强有力的证据。

报告的最后一部分讲述了他们研究团队近期发表在国际顶级期刊Nature上关于在LiFeAs中观测到大规模有序且可调控的MZM阵列的研究成果。在LiFeAs自然形成的双轴应力区域中，晶体的旋转对称性和镜面对称性被打破，从而改变了费米能级附近的拓扑能带结构，使得90%以上的磁通涡旋中出现MZM，形成有序的MZM阵列，并且这种有序的MZM阵列可以被磁场调控。这个发现为将来操纵和编织MZM提供了可能。

在随后的提问环节中，李更老师解答了参会师生的问题，对铁基超导体中MZM存在性、trivial原因的排除、LiFeAs的应力分布、磁场调控涡旋束缚态等问题进行了讨论，并对磁通涡旋中MZM的编织问题进行了展望。大家都希望拓扑量子比特能够早日实现，为科学的发展贡献一份力量。