EAGER: BRAIDING: Braiding Majorana bound states in two-dimensional epitaxial semiconductor-superconductor structures
EAGER:编织:在二维外延半导体超导结构中编织马约拉纳束缚态
基本信息
- 批准号:1836687
- 负责人:
- 金额:$ 30万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-07-15 至 2020-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Nontechnical Abstract: Physical properties of a semiconductor are modified when it is placed in proximity to a superconducting material. Interfacing semiconductors with superconductors in a controlled way allows to control such novel properties. When the conditions at the interface are right, new types of behavior may emerge. For example, emergent states known as Majorana zero modes can form at this interface, and manifest as a specific measurement feature called zero-bias peak. Such unique new states do not follow the usual quantum statistics governing the behavior of electrons or atoms, but rather conform to so-called non-Abelian statistics. Recently, impressive experimental progress in fabricating one-dimensional (1D) structures has led to indirect detection of such non-Abelian states relying on zero-bias peak. This work will enable using the non-Abelian states in future quantum computing.Technical Abstract: This project takes a new path to create and manipulate topological excitations on a two-dimensional (2D) epitaxial platform. It combines proximity-induced superconductivity in a 2D electron gas (2DEG) with magnetic textures originating from rotation of the magnetic field and/or fringing fields of nano-magnets. These magnetic textures engineer an effective Hamiltonian in the 2DEG that supports the creation of Majorana zero modes. The 2D geometry overcomes obstacles of one-dimensional Majorana zero modes allowing realization of ring, cross and T-junctions for braiding and fusing, opening a new path to topological quantum computing. The results of our fundamental research will provide important experimental advances to establish a new scalable platform to study topological excitations.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
非技术摘要:当半导体靠近超导材料时,其物理特性会发生改变。以受控方式连接半导体与超导体可以控制这种新颖的特性。当界面条件合适时,可能会出现新的行为类型。例如,称为马约拉纳零模式的紧急状态可以在此界面形成,并表现为称为零偏置峰值的特定测量特征。这种独特的新状态并不遵循通常的控制电子或原子行为的量子统计,而是符合所谓的非阿贝尔统计。最近,在制造一维(1D)结构方面取得了令人印象深刻的实验进展,使得依赖于零偏置峰值的非阿贝尔态的间接检测成为可能。这项工作将使非阿贝尔态能够在未来的量子计算中使用。技术摘要:该项目采用了一条在二维 (2D) 外延平台上创建和操纵拓扑激发的新路径。它将二维电子气 (2DEG) 中的邻近感应超导性与源自磁场旋转和/或纳米磁体边缘场的磁性纹理相结合。这些磁性纹理在 2DEG 中设计了有效的哈密顿量,支持马约拉纳零模式的创建。二维几何克服了一维马约拉纳零模式的障碍,允许实现用于编织和熔合的环形、交叉和T形结,开辟了拓扑量子计算的新途径。我们的基础研究成果将为建立一个新的可扩展平台来研究拓扑激励提供重要的实验进展。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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- DOI:10.1038/s41467-019-14094-1
- 发表时间:2020-01-10
- 期刊:
- 影响因子:16.6
- 作者:Mayer, William;Dartiailh, Matthieu C.;Shabani, Javad
- 通讯作者:Shabani, Javad
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Javad Shabani
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