Реализация топологически нетривиальных фаз, каскад квантовых переходов и идентификация майорановских мод в киральных сверхпроводниках и нанопроволоках (Миниобзор)

В обзоре рассмотрены вопросы реализации и экспериментальной идентификации топологически нетривиальных фаз в конденсированных средах. Приведены результаты исследования влияния сильного внутриатомного и межатомного кулоновского взаимодействия на квантовый фазовый переход с изменением топологического индекса в ансамбле фермионов Хаббарда на треугольной решетке. Обсуждена нетривиальная топология фазы сосуществования киральной $d+id$-сверхпроводимости и $120^\circ$ спинового упорядочения в системе с треугольной решеткой и продемонстрировано формирование майорановских мод в такой фазе. Для открытой нанопроволоки со спин-орбитальным взаимодействием Рашбы и наведенным потенциалом сверхпроводящего спаривания проанализирован каскад квантовых переходов, реализуемый при изменении магнитного поля или электрохимического потенциала. Показано, что в окрестности таких квантовых переходов проявляются аномалии магнето- и электрокалорических эффектов, которые могут использоваться для экспериментального тестирования материалов на существование в них топологически нетривиальных фаз. Для структуры полуметалл/сверхпроводящая проволока/полуметалл, находящейся в режиме слабой неравновесности, предсказан эффект переключения спин-поляризованного тока в фазе топологической сверхпроводимости.