Electrical and optical creation and control of non-Abelian anyons

非阿贝尔任意子的电学和光学创建和控制

• 批准号: 19H05610
• 负责人: 樽茶 清悟
• 金额: $ 105.5万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-06-26 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H05610/
• 关键词: 非可換エニオン; トポロジカル超伝導; マヨラナ粒子; 励起子ポラリトン; ナノ細線; スピン軌道相互作用; 朝永ラッティンジャー液体; マヨラナフェルミオン

今年度は結合ジョセフソン接合のジョセフソンダイオード効果のゲート依存性から、各ジョセフソン接合のスイッチング電流が等しい場合にダイオード効果が大きくなることを発見した。また、アンドレーエフ分子状態の結果について、スピン軌道相互作用によって超伝導ギャップが閉じることを解明した。さらに、ジョセフソンダイオード効果が存在する領域でシャピロ応答の測定を行い、ダイオード効果の効率が大きくなること、バイアス電流がなくても有限の電圧差が形成されることを発見した。また、面内磁場の印加を結合ジョセフソン接合に行い、単一ジョセフソン接合でのダイオード効果とコヒーレント結合に由来するダイオード効果が共存する様子を観測した。本年度は単層 WTe2 におけるゲート制御のみによるジョセフソン接合の実現を行った。その結果、デバイスの伝導チャネルの調整が可能となり、さらに磁気応答の解釈において2次元超伝導性を考慮することが必要であると示した。さらに、これまでに構築したアンドレーエフ分光法を透過率の低い接合の分光に適した高い周波数に拡張した。励起子-ポラリトン凝縮体の光学的に駆動された回転を研究し、角運動量の増加、複数の量子化渦の発生と捕獲を観測し、原子BEC実験との密接な関連性を解明した。これらの結果は、「光攪拌器」に期待される応答に近く、渦格子の観測可能性が高いことを示している。また、動的な光学格子に対する励起子-ポラリトンの応答を詳細に調べた結果、ポラリトンのトポロジカル・フロケ状態形成の証拠として、エネルギーバンドの傾きを発見した。理論面では、ツイスト二層グラフェンを、相互作用する量子細線の二次元ネットワークとして記述し、その電子相を研究した。その結果、分数充填量においてギャップレスカイラルエッジ状態を持つ絶縁相を実現する条件を解析し、実験で観測された量子異常ホール状態に類似することを解明した。

今年，我们发现约瑟夫森连接的约瑟夫森二极管效应的栅极依赖性在每个约瑟夫森连接的切换电流相等时就可以增加二极管效应。此外，澄清说，由于Andreev分子状态的结果中的自旋轨道相互作用，超导间隙被封闭。此外，我们已经测量了存在约瑟夫森二极管效应的区域中的夏皮罗响应，并发现二极管效应的效率增加了，并且即使没有偏置电流也会形成有限的电压差。此外，将平面磁场应用于耦合的约瑟夫森连接处，并在单个约瑟夫森连接处的二极管效应共存，并观察到从相干耦合中得出的二极管效应。今年，仅使用单层WTE2的门控制来实现约瑟夫森连接。结果，可以调整设备的传导通道，还表明有必要在解释磁反应时考虑二维超导性。此外，到目前为止已经构建的Andreev光谱已扩展到适用于透射率低的连接点光谱的高频。研究了激子 - 波利顿冷凝物的光学驱动旋转，并观察到角动量的增加，观察到多个量化涡流的产生和捕获，并阐明了与原子BEC实验的密切关系。这些结果表明，涡旋晶格与“摄影”的预期响应非常紧密，并且观察涡流晶格的可能性很高。此外，在详细研究了激子 - 孔子对动态光晶格的响应后，我们发现了能带的斜率，作为形成偏光剂拓扑状态的证据。从理论上讲，扭曲的双层石墨烯被描述为相互作用的量子线的二维网络，并研究了其电子相。结果，分析了在分数填充量下具有无间隙手性边缘状态的绝缘阶段的条件，并阐明了它与实验中观察到的量子异常孔状态相似。

项目成果

Evidence of half-integer Shapiro steps originated from nonsinusoidal current phase relation in a short ballistic InAs nanowire Josephson junction

半整数夏皮罗阶跃的证据源自短弹道 InAs 纳米线约瑟夫森结中的非正弦电流相位关系

• DOI: 10.1103/physrevresearch.2.033435
• 发表时间: 2020-09
• 期刊: Physical Review Research
• 影响因子: 4.2
• 作者: Ueda Kento;Matsuo Sadashige Matsuo;Kamata Hiroshi;Sato Yosuke;Takeshige Yuusuke;Li Kan;Samuelson Lars;Xu Hongqi;Tarucha Seigo
• 通讯作者: Tarucha Seigo

University of California(米国)

加州大学（美国）

High-fidelity Entanglement Control of Two and Three Spin Qubits with Si Quantum Dots

硅量子点对两个和三个自旋量子位的高保真纠缠控制

• 发表时间: 2021
• 作者: Y. Wagatsuma;Md. M. Alam;K. Okada;R. Kanesawa;M. Yamada;K. Hamaya and K. Sawano;Seigo Tarucha
• 通讯作者: Seigo Tarucha

Si Platform for Implementing Fault Tolerant Spin-based Quantum Computing

用于实现容错的基于自旋的量子计算的 Si 平台

• 发表时间: 2021
• 作者: Yuwa Sugiura;Masashi Sasaki;Youya Wagatsuma;Koudai Yamada;Yusuke Hoshi;Michihiro Yamada;Kohei Hamaya;Kentarou Sawano;Seigo Tarucha
• 通讯作者: Seigo Tarucha

半導体ナノ細線を用いたマヨラナ粒子実現の試みと展望

利用半导体纳米线实现马约拉纳粒子的尝试与展望

• 发表时间: 2020
• 作者: K. Yamamoto;D. Wang;H. Nakashima;松尾貞茂
• 通讯作者: 松尾貞茂