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Realization and Characterization of Si-based Superconductor–Semiconductor Hybrid Quantum Circuits

Description du projet

Circuits hybrides supraconducteur-semi-conducteur à base de silicium

Le disiliciure de cobalt (CoSi2) est un matériau supraconducteur prometteur compatible avec l’électronique au silicium (Si), permettant d’obtenir une interface pratiquement exempte de défauts et un très faible bruit de résistance. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet Si-SSHQ vise à réaliser et à caractériser des circuits quantiques hybrides supraconducteur-semi-conducteur exploitant les matériaux CoSi2/Si, afin de surmonter les difficultés persistantes rencontrées avec d’autres plateformes. Si-SSHQ vise à permettre un effet tunnel suffisant des paires de Cooper à l’interface, à réaliser des transistors à effet de champ Josephson évolutifs et à les intégrer à des cavités micro-ondes en CoSi2 afin de créer des prototypes de qubits «gatemon» supraconducteurs hybrides à base de Si. Parallèlement, il étudiera les corrélations supraconductrices triplets dans le CoSi2 ainsi qu’une voie vers une chaîne de Kitaev minimale fondée sur ces triplets, qui pourrait ouvrir la voie à l’informatique quantique topologique sans nécessiter de fort couplage spin-orbite ni de champs magnétiques non uniformes.

Objectif

Recently, cobalt disilicide (CoSi2) has emerged as a promising Si-based superconducting material with an exceptional lattice match with Si, leading to a nearly defect-free CoSi2/Si interface and extremely low 1/f resistance noise. Furthermore, recent studies have reported signatures of triplet correlations in superconducting CoSi2.
In this proposal, I will realize various essential superconductor-semiconductor hybrid quantum circuits in the CoSi2/Si platform addressing longstanding challenges associated with the limited scalability of hybrid devices realized on other platforms. This will be mainly achieved by enhancing the Schottky barrier transparency at the CoSi2/Si interface, allowing sufficient Cooper pair tunneling to Si. This will enable realization of a scalable CoSi2/Si/CoSi2 Josephson field effect transistor (JoFET). Consequently, I will integrate the implemented JoFETs with the CoSi2 microwave cavity to realize a prototype for Si-based gatemon qubits.
In parallel, I will also investigate the triplet correlation in CoSi2 by engineering CoSi2/Si-based CPS with a nearly perfect efficiency and measuring the magnitude of the triplet current. If the triplet current is sufficiently large to equalize the elastic cotunneling (ECT) and crossed Andreev reflection (CAR) amplitudes, it will provide a pathway for realization, characterization, and scaling up a triplet-based minimal Kitaev chain (TMKC), avoiding engineering platforms with strong spin-orbit fields or non-uniform magnetic fields.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-GF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - Global Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinateur

AALTO KORKEAKOULUSAATIO SR
Contribution nette de l'UE
€ 437 067,84
Adresse
OTAKAARI 1
02150 Espoo
Finlande
Région
Manner-Suomi Helsinki-Uusimaa Helsinki-Uusimaa
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée

Partenaires (1)