Descrizione del progetto
Racconti di un’isola superconduttrice in un torrente di nanofili
Il calcolo quantistico, capace di effettuare esponenzialmente più calcoli in un secondo rispetto al calcolo tradizionale, possiede il potenziale per dare il via a una svolta radicale in diversi settori, tra cui le comunicazioni, l’intelligenza artificiale, la sicurezza e la medicina. Il punto di forza dei computer quantici risiede nelle proprietà quantistiche esotiche dei suoi qubit (bit quantistici), utilizzati per la manipolazione di informazioni. I fermioni di Majorana, denominati anche particelle di Majorana, si piazzano in cima alla lista dei desideri per fungere da qubit, sebbene la comunità scientifica nutra dubbi riguardo alla visibilità concreta di queste quasiparticelle sfuggenti ed insolite. L’avvistamento più plausibile si è verificato in un nanofilo semiconduttore attaccato a un superconduttore. Il progetto SpinScreen, finanziato dall’UE, condurrà indagini sperimentali avanzate di tale sistema, prevedendo che gli spunti ottenuti ne spingeranno il potenziale ben oltre l’ambito del calcolo quantistico.
Obiettivo
Europe’s leadership in quantum technologies can only be sustained by fundamental research. A challenge in this field is to choose the physical platform for qubits, the units of a quantum computer. Semiconductor nanowires coupled to superconductors offer a potential solution as a platform for a new type of qubit, which has the unique advantage of being inherently protected from decoherence.
The physical ingredients of this qubit are Majorana modes. A common device geometry used to investigate transport through these modes is a superconducting island coupled to a nanowire.
However, at this stage little is known about the interactions of islands with quantum dots, which are themselves commonplace near charge depletion. Whereas the interaction of a single dot strongly coupled to a superconductor lead at fixed potential is known to lead to anti-ferromagnetic screening by quasiparticles in the superconductor, the interaction of the dot with an isolated superconductor remains to be explored. If this gap in the knowledge is filled, we could learn to distinguish between subgap states related to screening of the dot, and those involving the island/nanowire hybrid. Crucially, only the latter ones are related to Majorana modes.
At QDev, I will investigate screening by an epitaxial superconducting Al island of a single quantum dot defined in an InAs nanowire. To do this, I will tune the coupling between the island and the dot with a gate voltage and obtain the quantum phase diagram.
While most of Majorana research is understandably focused on how to make a qubit, I will tackle three more fundamental questions, which will serve this purpose in the long run and go substantially beyond the state of the art. 1) How does a single quasiparticle in the island screen a spin? 2) How does screening occur when the island cannot accept quasiparticles? 3) Can novel non-Fermi liquid physics emerge when adding a superconducting lead to the dot-island system?
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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