拓扑晶体绝缘体纳米线

该项目通过开发一个新的纳米材料系统来解决未来拓扑量子计算机的核心问题。在拓扑量子比特中，信息以Majorana模式编码，Majorana模式受局部对称性的拓扑保护，因此具有较长的相干时间。在本项目中，开发了一种新的物质状态—拓扑晶体绝缘体纳米线—其中拓扑由带反转和材料的晶体对称性定义。因此，这些拓扑状态应该特别健壮。此外，我们在这些纳米线上集成了强超导体。这两个特点加在一起应该比目前最先进的设备增加系统的能量尺度，从而导致稳定和电隔离的Majorana状态。在这个项目中，同时开发了新的晶体生长策略，使之能够从热力学平衡结构中生长出来，将成为第一个使用分子束外延（MBE）精确调整拓扑晶体绝缘体纳米线生长条件的公司。我们使用MBE提供的方向性在一个纳米线面上阴影生长超导体。半导体/超导体混合器件的原位超高真空生长将导致器件质量空前提高。由于能源规模的增加，迄今为止还无法进行的实验已经触手可及。我们使用这个新的材料平台来演示纳米线末端两个Majorana模的纠缠。量子隐形传态是一个突破性的实验，是拓扑量子计算机的关键。