超伝導複合体ｄ－ｄｏｔにおける半整数量子磁束の構造解析及び量子ビットへの応用

超导复合d点中半整数量子磁通量的结构分析及其在量子位中的应用

• 批准号: 16J08773
• 负责人: 藤田 憲生
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J08773/
• 关键词: ナノ構造超伝導体; 異方的超伝導体; ジョセフソン接合; 有限要素法; 量子ビット; 双晶境界

ナノ構造超伝導複合体d-dotは、s-波超伝導体に微細なd-波超伝導体が埋め込まれた構造をもち、低温化で超伝導状態に転移させるだけで、コーナー接合部分に半整数に量子化された磁束を自発的に生じさせる。先行研究において、２成分Ginzburg-Landau方程式を用いることで、半整数量子磁束が生じることが、現象論的に再現されている。しかし、いくつかの実験における磁場分布の測定結果は、計算とは異なった結果を示している。これは、先行研究では、等方的かつ２次元の系で計算を行っているため、実際の試料に含まれる異方性や欠陥、３次元的な構造による影響を考慮できないからであると考えられる。本研究では、d-dotのシミュレーションモデルを以下のように拡張した。まず、有効質量の異方性を導入することで、拡張された２成分Ginzbug-Landau方程式を導出した。次に、d-波超伝導の領域内に、有効質量が入れ替わる領域を構成することで、考慮すべき重要な欠陥であると考えられる双晶境界を、モデルの中に取り入れた。また以上の改良とは別に、体積座標を用いた有限要素法によって、従来のモデルを３次元へと拡張した。なお、シミュレーションは、Fortranによるプログラムで計算を行い、Mathematica11によって可視化と分析を行なった。拡張された計算モデルを用いたシミュレーションによって、双晶境界の両端において付加的な磁束が生じることが理論的に明らかとなった。また、この付加的な磁束が生じるメカニズムを理論的に明らかにした。３次元へと拡張した計算モデルにおけるシミュレーション結果からは、c-軸方向の異方性が、d-dotにおける半整数量子磁束の発生に寄与していることが示唆された。

ナ ノ tectonic super 伝 lead compound d - dot は, s - wave super 伝 conductor に subtle な d - wave super 伝 が buried conductors め 込 ま れ た tectonic を も ち, low-temperature で super 伝 に guide state planning move さ せ る だ け で, コ ー ナ ー joint part に half integer quantization さ に れ た magnetic beam を born from 発 に じ さ せ る. Leading research に お い て, 2 ingredients Ginzburg - Landau equation を い る こ と で, half integer quantum magnetic beam が raw じ る こ と が, phenomenalism に reappearance さ れ て い る. The results of the における magnetic field distribution <e:1> measurement by <s:1> and the calculation by と are different. The なった results show that を て る る る る. こ れ は, leading research で は, such as party か つ 2 dimensional の で calculation line を っ て い る た め, be interstate の sample contains に ま れ る square difference や owe 陥, three yuan な structure に よ る influence を consider で き な い か ら で あ る と exam え ら れ る. In this study, で た, d-dot シ シ ュレ ュレ ショ ショ モデ モデ を を を the following ように拡 ように拡 zhang た. ま ず, services quality の different party を import す る こ と で, company さ れ た 2 ingredients Ginzbug - Landau equation derived を し た. Time に, d - wave 伝 guide の に, working in the field of quality for わ が into れ る field を constitute す る こ と で, consider す べ き important な owe 陥 で あ る と exam え ら れ る twin boundary を, モ デ ル の に take り into the れ た. Above ま た の improved と は don't に, coordinates を volume use い た finite elements method に よ っ て, 従 の モ デ ル を three yuan へ と company, zhang し た. な お, シ ミ ュ レ ー シ ョ ン は, Fortran に よ る プ ロ グ ラ ム で computing を い, Mathematica11 に よ っ て visual と analysis line を な っ た. Company, zhang さ れ た computing モ デ ル を with い た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ っ て の twin boundary struck the に お い て plus な magnetic beam が raw じ る こ と が theory に Ming ら か と な っ た. The な magnetic field が of また and に generates じるメカニズムを theory に, ら に に and た た. Three dimensional へ と company, zhang し た computing モ デ ル に お け る シ ミ ュ レ ー シ ョ ン results か ら は, c - axis の different sexual が, d - dot に お け る half integer quantum magnetic beam の 発 に send and し て い る こ と が in stopping さ れ た.

项目成果

Effects of Twin Boundary on Stable and MetastableStates in Nano-scaled Superconducing Composite Structure (d-dot)

双边界对纳米级超导复合结构（d-dot）稳定和亚稳态的影响

• 发表时间: 2016
• 作者: N. Fujita;M. Kato;T. Ishida
• 通讯作者: T. Ishida

Theoretical Study of Spontaneous Half-quantized Vortices in 3D d-dot model

3D d-dot 模型中自发半量子化涡旋的理论研究

• 发表时间: 2017
• 作者: N. Fujita;M. Kato;T. Ishida
• 通讯作者: T. Ishida

Theoretical Study of Effects of Twin Boundary and Metastable States on Nano-scaled Superconducting Composite Structure (d-dot)

双边界和亚稳态对纳米级超导复合结构（d-dot）影响的理论研究

• 发表时间: 2016
• 作者: N. Fujita;M. Kato;T. Ishida
• 通讯作者: T. Ishida

藤田 憲生さんが第４回TIAナノエレクトロニクス・ナノテクノロジーサマースクールで奨励賞を受賞

藤田则夫在第四届TIA纳米电子与纳米技术暑期学校获得鼓励奖

Shape dependence of effects of twin boundaries on half-quantized vortices in d-dot

d 点中孪晶边界对半量子化涡流影响的形状依赖性

• 发表时间: 2016
• 作者: N. Fujita;M. Kato;T. Ishida
• 通讯作者: T. Ishida