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Majorana-Spin Coupling in Planar Germanium

Descripción del proyecto

Construir plataformas cuánticas escalables con germanio

Los pozos cuánticos planares de Ge/SiGe ofrecen una base prometedora para la construcción de sistemas cuánticos escalables. Permiten la creación de puntos cuánticos (estructuras que atrapan y controlan electrones) que albergan cúbits de espín, unidades utilizadas para el procesamiento rápido de información cuántica. Cuando se combinan con semiconductores, también permiten la formación de disposiciones especializadas de puntos cuánticos, llamadas cadenas de Kitaev, para albergar estados ligados de Majorana. Estos últimos son estados cuánticos altamente estables, ideales para almacenar información. El germanio planar evita la interferencia del espín nuclear, lo cual garantiza la compatibilidad con los cúbits de espín más avanzados. Con el apoyo de las acciones Marie Skłodowska-Curie, el proyecto MaSC se centrará en tres objetivos: construir una cadena de Kitaev básica, desarrollar herramientas para lecturas de información rápidas y precisas, y conectar estados ligados de Majorana con cúbits de espín para que funcionen a la perfección.

Objetivo

MaSC (Majorana-Spin Coupling in Planar Germanium) aims to combine Majorana bound states (MBSs) and spin qubits (SQs) in a single, scalable platform: planar Ge/SiGe quantum wells. Such a semiconductor stack is ideal to form gate-defined quantum dots (QDs) hosting state-of-the-art SQs. QD arrays can also host fine-tuned MBSs when coupled by superconductors, implementing a Kitaev chain (KC). This was recently demonstrated in InSb nanowires and planar InSbAs; however, those platforms are not readily compatible with state-of-the-art SQs due to nuclear spins. Therefore, MaSC aims to port KCs to planar germanium and couple MBSs and SQs.
To build up to this, MaSC sets three objectives: (1) realise a first, minimal KC in planar germanium; (2) integrate high-impedance on-chip resonators to enable fast, single-shot dispersive readout of the chain; (3) resolve coherent coupling between MBSs and an additional QD hosting one SQ.
The approach combines design, nanofabrication, and cryogenic measurements, using established platinum annealing to pattern superconducting PtSiGe to proximitise the QDs and realise a KC, and NbN or NbTiN superconducting strips to integrate field-resilient on-chip resonators, all on the same platform.
These deliverables advance the Work Programme by strengthening European capability in quantum nanoelectronics and by establishing a concrete basis for a hybrid quantum computation platform that combines fast SQs with robust MBS memories.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

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

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinador

ECOLE POLYTECHNIQUE FEDERALE DE LAUSANNE
Aportación neta de la UEn
€ 307 958,88
Dirección
BATIMENT CE 3316 STATION 1
1015 Lausanne
Suiza
Región
Schweiz/Suisse/Svizzera Région lémanique Vaud
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
Sin datos