Majorana fermions and parafermions in topological insulators

拓扑绝缘体中的马约拉纳费米子和平费米子

基本信息

  • 批准号:
    400711809
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    德国
  • 项目类别:
    Research Grants
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    德国
  • 起止时间:
    2017-12-31 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Topological insulators and topological superconductors constitute a new class of quantum materials with a gapped bulk spectrum and gapless surface states. Due to topology, the appearance of these surface states is remarkably robust against external perturbations.In this proposal, we want to discover feasible ways to identify and manipulate Majorana fermions and parafermions in topological insulator hybrid structures. Majorana fermions and parafermions are fractional excitations that appear as boundary states of topological superconductors. They are known to be building blocks for qubits of a topological quantum computer.The system we have identified as the most promising platform for this task is a bilayer quantum spin Hall insulator in proximity to an ordinary s-wave superconductor. In that nanostructure, we expect a complex interplay between helicity, intra- and inter-layer Coulomb interaction, disorder, and superconducting order. The Basel and Würzburg groups, involved in the project, nicely complement each other in terms of theoretical skills (Basel: quantum computing; Würzburg: quantum transport) and the experimental ability (at Würzburg) to actually implement this challenging system in the laboratory. We are therefore confident that we will develop innovative ideas to generate and control Majorana fermions and parafermions at will within this consortium.
拓扑绝缘子和拓扑超导体构建了一类新的量子材料,具有散装的散装谱和无间隙的表面状态。由于拓扑结构,这些表面状态的外观在外部扰动上非常强大。在此提案中,我们希望发现可行的方法来识别和操纵拓扑绝缘体混合结构中的主要植物和偏爱。 Majorana fermions and Parafermions是拓扑超导体的边界状态的分数激发。众所周知,它们是拓扑量子计算机数量的基础。我们确定的系统是该任务的最具校对平台,这是一个双层量子旋转厅绝缘子,可靠近普通的S波超导体。在该纳米结构中,我们期望螺旋性,内部和层间库仑相互作用,无序和超导顺序之间存在复杂的相互作用。参与该项目的巴塞尔和温尔茨堡小组在理论技能(巴塞尔:量子计算;量子量运输)和实验能力(在Würzburg上)在实验室中实施了这一挑战系统,从而相互补充。因此,我们有信心,我们将在此财团内随意开发创新的思想,以产生和控制Majorana Fermions和parafermions。

项目成果

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