Majorana Fermions in topological superconductor attracted may interests due to its possibility as a platform for fault tolerant quantum operation using braiding, and hence the detection and realization of topological superconductivity and Majorana Fermion has been important issues.
One set up for realization of topological superconductivity is a Josephson junction made by inducing trivial superconducting pairing to topological surface mode of 3-dimensional topological insulator. Due to its controllability of properties and behaviors using global superconductor phase difference and magnetic field, the Majorana Fermions inside this device are expected as elements of more manipulative realization of braiding operation compared to other devices.
In this thesis I will theoretically study the physics of Majorana Fermions inside the 3D topological insulator planar Josephson junction and its effect on Josephson current. I will also analyze how the behaviors and signals of the Majorana Fermions are affect by external channels originated from the region uncovered by superconductor, which is not well discussed in previous researches. Finally, I will discuss the additional difficulties of detecting signatures of Majorana fermions caused by this effect.
위상초전도체에 있는 마요라나 페르미온은 그것의 자리바꿈을 통해 오류 내성이 강한 양자기술을 구현할 수 있을 것이라는 기대를 받아왔다. 이로 인해 위상초전도성과 마요라나 페르미온을 구현하고 이들이 만드는 여러 현상을 검증하는 것이 중요한 문제였다.
위상초전도성을 구현하기 위한 장치 중 하나가 3차원 위상절연체의 위상학적 표면상태에 평범한 초전도체를 붙여 초전도를 유도해서 만든 조셉슨 접합이다. 이 장치가 갖는 마요라나 페르미온은 두 초전도체의 전역 위상차와 자기장을 이용해 거동과 특정을 조절할 수 있다 보니 다른 장치들에 비해 자리바꿈을 구현하기 수월할 것이라는 기대를 받아왔다.
이 연구에서는 3차원 위상절연체 조셉슨 접합에서 마요라나 페르미온이 어떤 거동을 보이며 이것이 조셉슨 전류에 어떤 영향을 미치는지를 논의할 것이다. 또한 지금까지는 잘 생각하지 않던, 초전도로 덮이지 않은 영역에서 온 외부 채널들이 접합 안 마요라나 페르미온의 거동과 신호에 주는 영향을 분석하고, 이 효과가 마요라나 페르미온 검출에 주는 추가적인 어려움들에 대해서도 논의할 것이다.
