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

Descrizione del progetto

Circuiti ibridi superconduttori-semiconduttori a base di silicio

Il disiliciuro di cobalto (CoSi2) è un materiale superconduttore promettente compatibile con l’elettronica al silicio (Si), e offre un’interfaccia quasi priva di difetti e un rumore di resistenza molto basso. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto Si-SSHQ si propone di realizzare e descrivere circuiti quantistici ibridi superconduttori-semiconduttori sfruttando materiali CoSi₂/Si, superando le sfide di lunga data associate ad altre piattaforme. Si-SSHQ si propone di consentire un tunneling sufficiente delle coppie di Cooper all’interfaccia, di realizzare transistor a effetto di campo Josephson scalabili e di integrarli con cavità a microonde in CoSi₂ per prototipare qubit ibridi superconduttori di tipo gatemon basati sul silicio. Parallelmente, il progetto studierà le correlazioni superconduttive triplici nel CoSi₂ e un percorso verso una catena di Kitaev minimale basata sulle triplette, una potenziale strada verso il calcolo quantistico topologico senza la necessità di forti interazioni spin-orbita o di campi magnetici non uniformi.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

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

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinatore

AALTO KORKEAKOULUSAATIO SR
Contributo netto dell'UE
€ 437 067,84
Indirizzo
OTAKAARI 1
02150 Espoo
Finlandia
Regione
Manner-Suomi Helsinki-Uusimaa Helsinki-Uusimaa
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (1)