Electrical and optical creation and control of non-Abelian anyons

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H05610
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Broad Section B
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Tarucha Seigo 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, グループディレクター (40302799)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): ロス ダニエル 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, チームリーダー (00524000) ; ディーコン ラッセル 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (40552443) ; 松尾 貞茂 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (90743980)
• Project Period (FY): 2019-06-26 – 2024-03-31
• Keywords: 非可換エニオン / トポロジカル超伝導 / マヨナラ粒子 / 励起子ポラリトン

Outline of Final Research Achievements

Aiming to pioneer technology and physics of topological phases of matters, we have succeeded in (1) demonstrating ballistic Cooper pair splitting and supercurrent enhancement due to quasiparticle trapping at magnetic vortices using superconducting junctions of semiconductor nanowires, (2) discovering the superconducting diode effect in coupled Josephson junctions and detecting Andreyev molecules, (3) developing a technique to form Josephson junctions in a WTe2 monolayer by means of electrical control, and (4) observing a topological floquet state of polariton condensation in the optical lattice.

Free Research Field

物理学、工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

半導体ナノ構造-超伝導体接合を基盤とする研究を進め、物理と応用の新展開をもたらした。（１）マヨラナ粒子の実現可能性の検証により、今後の同粒子探索に重要な指針を与えた。（２）アンドレーエフ分子という新概念を実験的に確立し、それに由来する新奇超伝導機能素子の開発可能性を明瞭に示した。（３）2次元トポロジカル絶縁体の理想的なジョセフソン接合の形成技術を構築し、マヨラナ粒子生成と制御に資する技術基盤を実現した。（４）トポロカルフロケ状態の形成に初めて成功し、光制御によるトポロジカル物理の開拓に新しい舞台を提供するとともに課題とされているエニオンの生成と制御の実現に大きく近づいた。