Interference effects in superconductor-quantum Hall hybrid structures

超导体-量子霍尔混合结构中的干涉效应

基本信息

  • 批准号:
    2004870
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 60万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-08-01 至 2024-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Non-technical Abstract:Present day electronic devices rely on the flow of charged electrons and holes. However, other types of quasiparticles, with entirely different electronic properties, can be artificially created and controlled. These quasiparticles, which include the so called “Majorana fermions”, have topological properties that protect them against perturbations from their environment. Over the past few years, the condensed matter community achieved dramatic progress in understanding and practical implementation of topological excitations, which promise to revolutionize electronics and to bring quantum computing closer to reality. This research explores topological states and excitations formed at the interfaces between two quintessential quantum states: the integer quantum Hall and superconductor. The project strongly emphasizes mentoring and education; it involves students across educational stages from high to graduate school. The students are trained in measurement and nanofabrication methods relevant for both industrial and academic careers. Technical Abstract:The interplay of the quantum Hall (QH) effect and superconductivity is expected to result in novel quantum states and excitations, such as Majorana fermions and parafermions. This research uses magneto-transport methods to explore quantum states formed at the 1D interfaces between quantum Hall states and a superconductor. Specifically, the project focuses on the following major directions: 1) investigation of chiral Andreev edge states, their coherence and interference properties, and their relation to Majorana fermions. 2) the study of Josephson junctions made of “twisted bilayer graphene” with superconducting contacts, in a search for Majorana zero modes and parafermions. The physics of topological excitations in superconducting quantum Hall systems presents fundamental interest and may bring topological quantum computation closer to reality. The project involves graduate, undergraduate, and high school students who are trained in measurement and nanofabrication methods relevant for both industrial and academic careers.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:当今的电子设备取决于带电电子和孔的流动。但是,可以人为地创建和控制具有完全不同电子特性的其他类型的准颗粒。这些准粒子(包括所谓的“ Majorana fermions”)具有拓扑特性,可保护它们免受对环境的扰动的影响。在过去的几年中,凝结的问题社区在理解和实施拓扑兴奋方面取得了巨大的进步,这有望彻底改变电子产品,并使量子计算更接近现实。这项研究探讨了在两个量子状态之间的界面上形成的拓扑状态和兴奋:整数量子大厅和超导体。该项目强调心理和教育;它涉及从高中到研究生院的教育阶段的学生。学生接受了与工业和学术职业相关的测量和纳米制作方法的培训。技术摘要:量子大厅(QH)效应和超导性的相互作用有望导致新颖的量子状态和兴奋,例如Majorana fermions和Parafermions。这项研究使用磁铁转运方法来探索在量子大厅状态和超导体之间1D接口形成的量子状态。具体而言,该项目的重点是以下主要方向:1)调查手性安德里·边缘状态,其连贯性和干扰特性及其与Majorana Fermions的关系。 2)在搜索Majorana零模式和偏执量的过程中,针对“扭曲的双层石墨烯”制成的约瑟夫森连接处的研究。超导量子厅系统中拓扑兴奋的物理学表现出基本的兴趣,并可能使拓扑量子计算更接近现实。该项目涉及接受与工业和学术职业相关的测量和纳米制作方法培训的毕业生,本科生和高中生。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是通过基金会的知识分子优点和更广泛的影响审查标准来评估通过评估而被认为是宝贵的。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
One-dimensional edge contact to encapsulated MoS 2 with a superconductor
超导体封装 MoS 2 的一维边缘接触
  • DOI:
    10.1063/5.0045009
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Seredinski, A.;Arnault, E. G.;Costa, V. Z.;Zhao, L.;Larson, T. F.;Watanabe, K.;Taniguchi, T.;Amet, F.;Newaz, A. K.;Finkelstein, G.
  • 通讯作者:
    Finkelstein, G.
Graphene-Based Quantum Hall Interferometer with Self-Aligned Side Gates
具有自对准侧门的基于石墨烯的量子霍尔干涉仪
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.2c03805
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Zhao, Lingfei;Arnault, Ethan G.;Larson, Trevyn F.;Iftikhar, Zubair;Seredinski, Andrew;Fleming, Tate;Watanabe, Kenji;Taniguchi, Takashi;Amet, François;Finkelstein, Gleb
  • 通讯作者:
    Finkelstein, Gleb
Dynamical Stabilization of Multiplet Supercurrents in Multiterminal Josephson Junctions
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.2c01999
  • 发表时间:
    2022-08-23
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Arnault, Ethan G.;Idris, Sara;Amet, Francois
  • 通讯作者:
    Amet, Francois
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    0
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    古賀大尚
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Francois Amet;Chung Ting Ke;Ivan Borzenets;Jiyingmei Wang;Kenji Watanabe;Takashi Taniguchi;Russel Deacon;Michihisa Yamamoto;Yuriy Bomze;Seigo Tarucha;Gleb Finkelstein
  • 通讯作者:
    Gleb Finkelstein
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  • DOI:
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    2018
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  • 作者:
    Anne W. Draelos;Ming Tso Wei;Andrew Seredinski;Chung Ting Ke;Yash Mehta;Russell Chamberlain;Kenji Watanabe;Takashi Taniguchi;Michihisa Yamamoto;Seigo Tarucha;Ivan V. Borzenets;Francois Amet;Gleb Finkelstein
  • 通讯作者:
    Gleb Finkelstein
弾道領域のグラフェンジョセフソン接合における超伝導流
弹道区石墨烯约瑟夫森结中的超导流动
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ivan V. Borzenets;山本倫久;Fran ois Amet;Chung-Ting Ke;渡邊賢司;谷口尚;樽茶清悟;Gleb Finkelstein
  • 通讯作者:
    Gleb Finkelstein

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知道了