基于超导表面磁性原子链的马约拉纳零能模人工构建、相互作用与编织研究
批准号:
92165103
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
78.0 万元
负责人:
丁海峰
依托单位:
学科分类:
拓扑凝聚态体系
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
丁海峰
中文摘要
马约拉纳零能模是马约拉纳费米子在凝聚态物理中的对应体。因具有拓扑稳定性,满足非阿贝尔统计成为拓扑量子计算的重要基本单元。以往研究表明在一定条件下超导表面一维磁性原子链末端有马约拉纳零能模存在。但其一维磁性原子链主要采用自组织生长的方法来制备,链长、链间距不可调,不利于马约拉纳零能模形成机制与相互作用研究,更不利于马约拉纳零能模的编织。本项目拟采用扫描隧道显微镜原子操纵方法自下而上地在超导衬底上构建不同链长、不同元素的磁性原子链、间距不同的原子双链及T型结,结合扫描隧道谱和自旋极化扫描隧道显微术研究马约拉纳零能模的形成机制、相互作用与编织,为探索拓扑量子计算做贡献。
英文摘要
Majorana zero mode (MZM) is the counterpart of Majorana Fermion in condensed matter physics. It is one of the key units of the topological computing due to its topological stability and exhibiting the non-Abelian statistics. One dimensional magnetic chains on superconductor have been shown to have the MZM at their two ends. In the past, the chains are mainly created by self-assembly growth. Since it is hard to vary the length of the chain and inter-distance between chains via self-assembly, it is difficult to study the formation mechanism and the interaction between MZMs, not to mention their braiding. To overcome these difficulties, we plan to utilize atomic manipulation to build the magnetic chains on superconductor substrates from the bottom-up and carry on further studies. More specifically, we plan to build atomic chains with different kind of magnetic atoms and with variable lengths, double chains with variable separations and T-junctions, and utilize the scanning tunnelling spectroscopy, spin polarized STM to study the formation mechanism of MZM, interaction between MZMs and their braiding.
马约拉纳零能模是马约拉纳费米子在凝聚态物理中的对应体。因其具有拓扑稳定性、满足非阿贝尔统计有望成为拓扑量子计算的重要基本单元。以往研究表明在一定条件下超导表面一维磁性原子链末端有马约拉纳零能模存在。但其原子链主要采用自组织生长的方法来制备,链长、链间距不可调,不利于马约拉纳零能模形成机制与相互作用研究,也不利于马约拉纳零能模的编织。在本项目的资助下,我们采用扫描隧道显微镜原子操纵方法自下而上地在超导衬底上构建不同链长、不同元素的磁性原子链、间距不同的原子双链及T型结,结合扫描隧道谱和自旋极化扫描隧道显微术研究马约拉纳零能模的形成机制、相互作用与编织,取得了一系列重要成果:(1)对人工kagome-honeycomb晶格中电子能带压缩进行了实验研究,研究结果不仅验证了高阶电子跃迁对电子能带结构的显著影响,而且为实现平带提供了一种有效的方法,这对于未来强关联量子现象的探索至关重要。(2)对真实原子Lieb晶格的搭建及其晶格常数相关电子性质进行了研究,研究结果丰富了对电子波函数交叠的理解,并为设计和探索使用真实原子构建的人工结构和未来器件提供了一个便利的平台。在本项目的资助下共发表SCI论文11篇,分别为Phys. Rev. Lett. 2篇、Nat. Commun. 3篇、Phys. Rev. B 4篇、Chin. Phys. Lett. 1篇、Chin. Phys. B 1篇(封面);受邀在国内、外重要学术会议上做邀请报告5次;培养博士3名,硕士1名。已完成项目计划书中制定的各项研究目标。
新颖原子利伯晶格的搭建及其拓扑与磁学性质研究
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批准号:11974165
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项目类别:面上项目
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资助金额:64.0万元
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批准年份:2019
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负责人:丁海峰
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依托单位:
高质量人工斯格明子晶体制备、动力学及操控研究
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批准号:51571109
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项目类别:面上项目
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资助金额:62.0万元
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批准年份:2015
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负责人:丁海峰
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依托单位:
过渡金属及其合金自旋霍尔效应研究
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批准号:11374145
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项目类别:面上项目
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资助金额:89.0万元
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批准年份:2013
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负责人:丁海峰
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依托单位:
微、纳尺度的交换偏置研究
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批准号:10974087
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项目类别:面上项目
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资助金额:44.0万元
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批准年份:2009
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负责人:丁海峰
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依托单位:
磁性纳米结构中原子位置和磁各向异性关联研究
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批准号:10604026
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:34.0万元
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批准年份:2006
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负责人:丁海峰
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依托单位:
国内基金
海外基金