Realization and Manipulation of a Planar hybrid superconducting Andreev spin qubit in GErmanium

Informations projet

RAMPAGE

N° de convention de subvention: 101150858

DOI 10.3030/101150858

Date de signature de la CE 15 Avril 2024

Date de début 1 Mars 2025

Date de fin 28 Février 2027

Financé au titre de

• Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA)

Coût total Aucune donnée

Contribution de l’UE € 183 600,96

Coordonné par

INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY AUSTRIA
Austria

Description du projet

Des bits quantiques plus stables et mieux protégés grâce à des jonctions Josephson avancées

La création d’un registre quantique stable protégé des perturbations demeure un élément essentiel de la technologie quantique. Des dispositifs hybrides semi-conducteurs-supraconducteurs ont été étudiés à cette fin, en se concentrant sur les états liés de Majorana pour l’informatique quantique topologique. Bien qu’ils n’aient pas encore abouti, ces efforts ont fait progresser le développement de nouveaux matériaux pour les qubits de spin dans les structures monodimensionnelles. De récentes expériences avec des qubits de spin d’Andreev (ASQ) dans des nanofils semi-conducteurs III-V ont démontré leur potentiel, mais se heurtent à des limitations liées aux propriétés intrinsèques et à la géométrie des semi-conducteurs. Financé par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet RAMPAGE entend surmonter ces difficultés en fabriquant de nouvelles jonctions Josephson monodimensionnelles à l’aide d’hétérostructures bidimensionnelles en germanium. Ces nouvelles plateformes permettront d’étudier les interactions spin-orbite et de développer le premier ASQ sur un semi-conducteur de groupe IV.

Objectif

In the boiling field of quantum technology, the development of a stable, inherently shielded from perturbations quantum register is essential, yet remains elusive. Hybrid semiconductor-superconductor devices have been intensively studied, hunting for Majorana bound states towards topological quantum computing. While this goal has not yet been achieved, it has spurred material developments in III-V semiconductors, creating a new playground for spin qubits, resulting from the hybridization of the semiconductor and the superconductor in 1D Josephson junctions. Pioneering experiments recently demonstrated the manipulation of such a hybrid qubit, the Andreev spin qubit (ASQ), highlighting the potential of this approach. However, it is now reaching its limits due to the intrinsic properties of the host III-V semiconductor and the nanowire geometry, calling for a more suitable platform not demonstrated to date. In this proposal, I will tackle this challenge by fabricating a hybrid electrostatically tunable 1D Josephson junctions from a 2D germanium heterostructure. The first realization of a 1D Josephson weak ling on a planar Ge heterostructure will experimentally prove the possible integration of hybrid junctions, with resolved Andreev bound states. This device will enable the study of the spin-orbit interaction Hamiltonian for holes in 1D, a topic that remains largely unexplored leveraging microwave spectroscopy of Andreev bound states. Then, harnessing the unique properties of Ge, I will realize the first ASQ on a group IV semiconductor heterostructure. The proposed hybrid superconducting ASQ sets a significant milestone in the field, paving the way towards larger ensembles and enabling straightforward microwave connectivity using standard circuit quantum electrodynamic techniques. This harmoniously blends the benefits of semiconductor spin qubits with superconducting circuits, offering a promising path toward topologically protected qubits.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.

• ingénierie et technologie › génie électrique, génie électronique, génie de l’information › ingénierie électronique › matériel informatique › calculateur quantique
• sciences naturelles › sciences physiques › électromagnétisme et électronique › dispositif à semiconducteur
• sciences naturelles › sciences chimiques › chimie inorganique › métalloïde
• sciences naturelles › sciences physiques › électromagnétisme et électronique › superconducteur
• sciences naturelles › sciences physiques › optique › spectroscopie

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Mots‑clés

• Hybrid semiconductor-superconductor device
• Ge
• SiGe heterostructure
• 1D Josephson weak link
• quantum dot
• circuit quantum electrodynamics (cQED)
• quantum computing

Programme(s)

• HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Main Programme

Thème(s)

• HORIZON-MSCA-2023-PF-01-01 - MSCA Postdoctoral Fellowships 2023

Appel à propositions

HORIZON-MSCA-2023-PF-01

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

Coordinateur

INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY AUSTRIA

• Contribution nette de l'UE: € 183 600,96
• Adresse: Am Campus 1 ; 3400 Klosterneuburg ; Autriche
• Région: Ostösterreich › Niederösterreich › Wiener Umland/Nordteil
• Type d’activité: Higher or Secondary Education Establishments
• Coût total: Aucune donnée