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Non-local edge mode hybridization in the long-range interacting Kitaev chain

Haink, David und Buchheit, Andreas A und Fauseweh, Benedikt (2025) Non-local edge mode hybridization in the long-range interacting Kitaev chain. [sonstige Veröffentlichung]

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Kurzfassung

In one-dimensional p-wave superconductors with short-range interactions, topologically protected Majorana modes emerge, whose mass decays exponentially with system size, as first shown by Kitaev. In this work, we extend this prototypical model by including power law long-range interactions within a self-consistent framework, leading to the self-consistent long-range Kitaev chain (seco-LRKC). In this model, the gap matrix acquires a rich structure where short-range superconducting correlations coexist with long-range correlations that are exponentially localized at both chain edges simultaneously. As a direct consequence, the topological edge modes hybridize even if their wavefunction overlap vanishes, and the edge mode mass inherits the asymptotic scaling of the interaction. In contrast to models with imposed power law pairing, where massive Dirac modes emerge for exponents, we analytically motivate and numerically demonstrate that, in the fully self-consistent model, algebraic edge mode decay with system size persists for all interaction exponents, despite exponential wave function localization. While the edge mode remains massless in the thermodynamic limit, finite-size corrections can be experimentally relevant in mesoscopic systems with effective long-range interactions that decay sufficiently slowly.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/219713/
Dokumentart:sonstige Veröffentlichung
Titel:Non-local edge mode hybridization in the long-range interacting Kitaev chain
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Haink, Daviddavid.haink (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0004-1573-6034198124005
Buchheit, Andreas ANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fauseweh, BenediktNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:30 September 2025
Erschienen in:ArXiv
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
DOI:10.48550/arXiv.2509.26447
Seitenanzahl:8
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Kitaev chain, long-range interaction, strongly-correlated electrons, superconductor, topological quantum computing
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:keine Zuordnung
DLR - Forschungsgebiet:keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):keine Zuordnung
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Softwaretechnologie > High-Performance Computing
Institut für Softwaretechnologie
Hinterlegt von: Haink, David
Hinterlegt am:27 Nov 2025 12:28
Letzte Änderung:27 Nov 2025 12:28

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