新奇トポロジカル超伝導体におけるメゾスコピック伝導の研究

新型拓扑超导体介观传导研究

基本信息

批准号：
22KJ1507
负责人：
池谷聡
金额：
$ 2.33万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1507/
关键词：
トポロジカル超伝導体超伝導接合系量子輸送現象輸送現象

项目摘要

令和４年度前半には、軌道間超伝導と呼ばれる新奇な状態が発現している可能性が指摘され、注目を集めているルテネイト超伝導体に関する研究に取り組んだ。具体的には、ルテネイトにおける軌道間超伝導を記述する典型的な理論模型を用いて、試料表面に現れるアンドレーエフ準粒子状態の性質を解析した。そして、それらのアンドレーエフ準粒子状態が本質的に不純物擾乱に対して極めて脆弱であることを指摘した。現在は本研究を発展させ、多自由度超伝導体に発現し得る荷電アンドレーエフ準粒子状態に起因する多端子熱電効果に関する研究に着手している。令和４年度後半には、近年注目を集めているボゴリューボフ・フェルミ面をもつ超伝導体に関する電流ゆらぎの研究を行った。特に、半導体/超伝導体ヘテロ構造に現れるボゴリューボフ・フェルミ面を実験的に検出する方法を理論的に提案した。今後は、ボゴリューボフ・フェルミ面が存在する多端子系電気伝導現象を解析し、ボゴリューボフ準粒子間の量子干渉に起因する新奇な物理現象を探索することを計画している。また、スピン３重項超伝導体のペア対称性を識別するための、多端子系における電流ゆらぎに着目した実験を理論的に提案した。提案した実験は、ノイズ-シグナル比の発散の有無だけによって、ペア対称性を決定的に識別可能にするYes/No実験であり、近年注目を集めているCoSi2/TiSi2ヘテロ構造の研究に応用できると考えている。さらに、１次元トポロジカル超伝導体を用いた３端子ジョセフソン接合における多端子電気伝導現象を解析した。その結果、波動関数が空間的に離れた二箇所で大きな振幅を持つ特異なマヨラナ状態が発現すること、そして、そのマヨラナ状態に起因した新奇な非局所電気伝導現象が発現することを理論的に明らかにした。本研究は、将来的に、トポロジカル量子計算機における量子ビットの検証に応用できると考えている。

2020年上半年，我们对钌酸盐超导体进行了研究，该超导体因可能出现一种称为轨道间超导的新状态而受到关注。具体来说，我们使用描述钌酸盐轨道间超导性的典型理论模型分析了样品表面上出现的安德烈夫准粒子态的性质。他还指出，这些安德列夫准粒子态本质上极易受到杂质扰动。目前，我们正在扩大这项研究，并开始研究多自由度超导体中可能发生的带电安德烈夫准粒子态引起的多端热电效应。 2020年下半年，我们开展了近年来备受关注的Bogoliubov-Fermi面超导体电流涨落的研究。特别是，我们从理论上提出了一种通过实验检测半导体/超导体异质结构中出现的 Bogoliubov-Fermi 表面的方法。未来，我们计划分析Bogoliubov-Fermi面存在的多端导电现象，并探索由Bogoliubov准粒子之间的量子干涉引起的新物理现象。我们还在理论上提出了一个专注于多端系统中的电流波动的实验，以识别自旋三重态超导体中的对对称性。所提出的实验是一个是/否实验，可以仅根据噪声信号比是否存在发散来明确识别对对称性，并且可以应用于 CoSi2/TiSi2 异质结构的研究，该异质结构已被我认为近年来引起人们的关注。此外，我们使用一维拓扑超导体分析了三端约瑟夫森结中的多端导电现象。结果，我们从理论上发现，波函数具有大振幅的独特马约拉纳态出现在两个空间分离的位置，并且由于这种马约拉纳态的揭示，出现了一种新颖的非局域导电现象。我们相信这项研究未来可以应用于验证拓扑量子计算机中的量子位。