Landau-Zener-Stückelberg Interferometry for Majorana Qubit.
Landau-Zener-Stückelberg Interferometry for Majorana Qubit.
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马约拉纳量子比特的朗道-齐纳-施塔克伯格干涉测量
DOI：
10.1038/s41598-018-26324-5
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发表时间：
2018-05-21
影响因子：
4.6
通讯作者：
Hu X
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wang Z;Huang WC;Liang QF;Hu X
最近的一项实验成功地观察了纳米线拓扑超导体中具有偶数和奇数电子的两个超导态，正如预期的那样，存在两个端Majorana准粒子（MQs） [Albrecht等人，Nature 531, 206(2016)]，我们提出了一种利用量子隧道效应操纵Majorana量子位的方法。该原型装置由两个一维（1D）拓扑超导体组成，通过一个隧道结耦合，可以通过栅极电压控制。我们发现，在电压偏置下，结处超导相位差的时间演化引起马约拉纳奇偶态能级的振荡，而单个1D超导体中MQs的小耦合能避免了平交。这导致了马约拉纳宇称态之间的landau - zener - st<s:1> ckelberg （LZS）干涉。通过调整偏置电压和门电压脉冲，可以构建任意操纵马约拉纳量子比特的LZS干涉测量。
Stimulated by a recent experiment observing successfully two superconducting states with even- and odd-number of electrons in a nanowire topological superconductor as expected from the existence of two end Majorana quasiparticles (MQs) [Albrecht et al., Nature 531, 206 (2016)], we propose a way to manipulate Majorana qubit exploiting quantum tunneling effects. The prototype setup consists of two one-dimensional (1D) topological superconductors coupled by a tunneling junction which can be controlled by gate voltage. We show that the time evolution of superconducting phase difference at the junction under a voltage bias induces an oscillation in energy levels of the Majorana parity states, whereas the level-crossing is avoided by a small coupling energy of MQs in the individual 1D superconductors. This results in a Landau-Zener-Stückelberg (LZS) interference between the Majorana parity states. Adjusting pulses of bias voltage and gate voltage, one can construct a LZS interferometry which provides an arbitrary manipulation of the Majorana qubit.
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