Projektbeschreibung
Fortschrittliche Anyonforschung für fehlertolerante Quantencomputer
Durch Forschung zu nichtabelschen Anyonen könnten sich neue wissenschaftliche Möglichkeiten eröffnen, exotische Quasiteilchen zu manipulieren. Anders als bekannte Teilchen verändern nichtabelsche Anyonen ihre gesamte Wellenfunktion, wenn sie die Position wechseln. Über das ERC-finanzierte Projekt Anyons sollen aktuelle technologische Probleme bei der Erforschung mit fortschrittlichen Van-der-Waals-Heterostrukturen überwunden werden. Die Forschenden untersuchen mittels graphenbasierter Strukturen mit hoher Mobilität die Verflechtung dieser Anyonen im räumlichen und zeitlichen Bereich beim fraktionalen Quanten-Hall-Effekt. Das Team wird über innovative Verfahren auch nach Anyonen höherer Ordnung suchen. Mit der Forschung könnten Durchbrüche in der fehlertoleranten topologischen Quanteninformatik errungen werden, um dann zuverlässigere Quantentechnologien zu entwickeln.
Ziel
Demonstrating non-abelian exchange statistics holds the promise of leading science to new terrains where we can manipulate exotic quasiparticles. Unlike fermions, bosons, and abelian anyons, the many-body wavefunction of indistinguishable non-abelian anyons is entirely altered when swapping their positions. With the theoretical groundwork for uncovering exotic exchange properties, pioneering experiments provided preliminary evidence of the lowest-order non-abelian anyons, indicating the topological superconductivity phase. Yet, due to technological limitations inherent to current state-of-the-art platforms, new observations of non-abelian statistics or preliminary signatures of higher-order non-abelian anyons must be offered.
In this proposal, I aim to directly observe the exchange statistics of non-abelian anyons, overcoming present technological challenges by incorporating proven intricate designs to innovative van der Waals (vdW) heterostructures.
We will study spatial-domain and time-domain braiding of non-abelian anyons in the fractional quantum Hall effect (FQHE) regime, realized in high-mobility graphene-based heterostructures. We will perform spatial-domain QH-interferometry (Obj. 1), allowing the study of coherence and braiding of anyons; and study their exchange statistics in the time-domain via cross-correlation of current-fluctuations of partitioned anyons (Obj. 2). Higher-order non-abelian anyons will be sought after via fractional Andreev Reflection (AR) in FQHE-superconductor (SC) hybrids. Employing shot noise measurements will allow identifying the AR charge quanta (Obj. 3), while low-disorder vdW-SC interfaces necessitate an in-situ stacking and integration of pre-patterned vdW-SC layers.
This research will identify phases hosting non-abelian anyons and thus lay the groundwork for their detection and manipulation. This contribution, being fundamental in its core, may also offer a practical option for fault-tolerant topological quantum computation.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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- NaturwissenschaftenNaturwissenschaftenElektromagnetismus und ElektronikSupraleiter
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsGastgebende Einrichtung
7610001 Rehovot
Israel