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

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:将半导体的物理特性置于超导材料的附近时会修改它。以控制方式将半导体与超导体接口可以控制这种新型特性。当接口处的条件正确时,可能会出现新的行为类型。例如,在此界面上可以形成称为Majorana零模式的新兴状态,并表现为称为零偏置峰的特定测量功能。如此独特的新状态不遵循有关电子或原子行为的常规量子统计数据,而是符合所谓的非亚伯统计。最近,制造一维(1D)结构方面令人印象深刻的实验进展已导致对这种非亚伯利亚状态的间接检测,依靠零偏置峰。这项工作将在未来的量子计算中使用非亚洲国家启用。技术摘要:该项目采取了一条新的途径来在二维(2D)外延平台上创建和操纵拓扑激发。它结合了2D电子气体(2DEG)中接近诱导的超导性与磁纹理的磁纹理,源自磁场的旋转和/或纳米磁铁的边缘场。这些磁性纹理工程师在2吉利代人中有效的哈密顿量支持了Majorana零模式的创建。 2D几何形状克服了一维主要零模式的障碍物,允许实现编织和融合的环,交叉和T-缝线,为拓扑量子计算开辟了新的途径。我们的基础研究结果将为建立一个新的可扩展平台来研究拓扑激励。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子优点和更广泛的影响评估的评估来获得支持的。

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)
Gate controlled anomalous phase shift in Al/InAs Josephson junctions
  • 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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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
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    and Seigo Tarucha
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  • 通讯作者:
    Maxim G. Vavilov
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    Javad Shabani;T. Gokmen;M. Shayegan
  • 通讯作者:
    M. Shayegan

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