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摘要
近年来由于马约拉纳费米子在量子计算中的潜在应用前景，在凝聚态系统中寻找其存在已成为热门的研究课题。马约拉纳费米子由于遵循非阿贝尔统计，因此将在拓扑量子计算和量子信息处理方面具有潜在的应用前景。过去十多年中，各种可能存在马约拉纳零模的复合低维凝聚态系统相继被提出，并通过各种电学手段探测到了类似马约拉纳费米子的信号，如半导体纳米线/超导体系统、铁原子链/超导结构、铁基超导复合系统、以及拓扑绝缘体/超导体异质结等，并且拓扑绝缘体可能存在马约拉纳费米子的提议备受关注。尽管大量理论方案相继被提出，最近几年也实验上观测到了类似马约拉纳费米子的信号，但是对于马约拉纳费米子在低维凝聚态系统存在的确凿证据以及马约拉纳费米子实现的拓扑量子计算还有很长的路要走。本文综述了在各种复合低维凝聚态系统中找寻马约拉纳费米子的方案，对实验探寻马约拉纳费米子的电学方法进行了详细的阐述。当前马约拉纳费米子的理论研究和实验探测方案主要集中在电学测量方面，为了得到更确凿的马约拉纳费米子的证据，因此有必要提出可供选择的探测马约拉纳费米子的方法或模型。考虑目前在微纳尺度上的技术进展，我们结合复合微纳系统，通过引入光学泵浦-探测技术，提出一系列全光学探测马约拉纳费米子的方法。也对光学探测马约拉纳费米子，以及马约拉纳费米子诱导的相干光学传输也做了综述。最后展望了在固态量子器件中马约拉纳费米子在拓扑量子计算上的应用前景。
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单位物理学院; 安徽理工大学
