Projektbeschreibung
Ein Spektrometer mit Josephson-Übergang zielt auf mesoskopische Systeme
Mesoskopische Systeme sind größer als ein paar Atome oder Moleküle, aber kleiner als die alltäglichen Gegenstände, die wir sehen und anfassen können. Sie dienen als interessantes Testfeld für die Untersuchung der Schnittstelle zwischen Quantenmechanik und makroskopischen Systemen. Mesoskopische Bauelemente, welche die Quantenkohärenz über Längen größer als die atomare Skala erhalten, bieten eine einzigartige Möglichkeit, Anregungen auf der Ebene einzelner Quanten zu entwickeln und zu erforschen. Mit den derzeitigen spektroskopischen Methoden ist es jedoch nicht möglich, mesoskopische Systeme mit Strahlung zu analysieren und ihre kleinen Absorptionssignale zu erkennen. Im Rahmen des vom Europäischen Forschungsrat finanzierten JSPEC-Projekts wird ein auf einem Josephson-Übergang basierendes On-Chip-Spektrometer entwickelt, das sich ideal für die Untersuchung von Elementaranregungen in mesoskopischen Systemen eignet.
Ziel
Spectroscopy is a powerful tool to probe matter. By measuring the spectrum of elementary excitations, one reveals the symmetries and interactions inherent in a physical system. Mesoscopic devices, which preserve quantum coherence over lengths larger than the atomic scale, offer a unique possibility to both engineer and investigate excitations at the single quanta level. Unfortunately, conventional spectroscopy techniques are inadequate for coupling radiation to mesoscopic systems and detecting their small absorption signals. I propose an on-chip, Josephson-junction based spectrometer which surpasses state-of-the-art instruments and is ideally suited for probing elementary excitations in mesoscopic systems. It has an original design providing uniform wideband coupling from 2-2000 GHz, low background noise, high sensitivity, and narrow linewidth.
I describe the operating principle and design of the spectrometer, show preliminary results demonstrating proof-of-concept, and outline three experiments which exploit the spectrometer to address important issues in condensed matter physics. The experiments are: measuring the lifetime of single quasiparticle and excited Cooper pair states in superconductors, a topic relevant for quantum information processing; determining whether graphene has a bandgap, a fundamental yet unresolved question; and recording a clear spectroscopic signature of Majorana bound states in topological superconductor weak links.
Various applications of the superconducting circuits developed for the spectrometer include a Josephson vector network analyzer, a cryogenic mixer, a THz camera, a detector for radioastronomy, and a scanning microwave impedance microscope. In itself the proposed JJ spectrometer is a general purpose tool that will benefit researchers studying mesoscopic systems. Ultimately, Josephson junction spectroscopy should not only be useful to detect existing elementary excitations but also to discover new ones.
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. Siehe: Das European Science Vocabulary.
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- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Optik Mikroskopie
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Physik der kondensierten Materie mesoskopische Physik
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Astronomie Kosmologie
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Elektromagnetismus und Elektronik Supraleiter
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Optik Spektroskopie
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Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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H2020-EU.1.1. - EXCELLENT SCIENCE - European Research Council (ERC)
HAUPTPROGRAMM
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
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Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
ERC-STG - Starting Grant
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
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(öffnet in neuem Fenster) ERC-2014-STG
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Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
75005 Paris
Frankreich
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.