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ナノ細線中におけるマヨラナ粒子とそのデバイス応用

研究課題

研究課題/領域番号 14F04330
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 数理物理・物性基礎(理論)
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

NORI FRANCO  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 (50415262)

研究分担者 ZHANG PENG  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, 外国人特別研究員
ZHANG Peng  独立行政法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2015年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2014年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
キーワードQuantum optics / Qubit / Spin-orbit coupling / Majorana fermions / 量子情報制御
研究実績の概要

We published two papers on the two topics of our study.
One of them was about the Coherent manipulation of a Majorana qubit by a mechanical resonator.
This is a paper published on PRB. In this work, we proposed a hybrid system composed of a Majorana qubit and a mechanical resonator, implemented by a semiconductor nanowire in proximity to an s-wave SC. In this proposal, three ferromagnetic gates are placed on top of and along the nanowire; the two outer gates are static and the inner one is free to oscillate harmonically as a mechanical resonator (Fig. 1). These ferromagnetic gates induce a local Zeeman splitting and give rise to four Majorana bound states, constituting a Majorana qubit in the nanowire. The dynamical hybridization of the Majorana bound states, arising from the motion of the oscillating gate, results in a coherent coupling between the Majorana qubit and the mechanical resonator. This hybrid system can be adjusted to be in resonance, e.g., with the assistance of a gate voltage on the ferromagnetic gates, which controls the Rashba SOC locally in the nanowire.Our study revealed that under resonance, a strong coupling between the qubit and the resonator can be achieved. Consequently, quantum information can be effectively transferred from the Majorana qubit to the oscillator and then back to the qubit. This quantum information transfer can manifest itself in modulating the motion of the oscillator, which may conversely signify the presence of the Majorana qubit.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Majorana bound states in a disordered quantum dot chain2016

    • 著者名/発表者名
      1.Peng Zhang, Franco Nori
    • 雑誌名

      New J. Phys

      巻: 18 号: 4 ページ: 043033-043033

    • DOI

      10.1088/1367-2630/18/4/043033

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Coherent manipulation of a Majorana qubit by a mechanical resonator2015

    • 著者名/発表者名
      P. Zhang, F. Nori
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 92 号: 11

    • DOI

      10.1103/physrevb.92.115303

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Spin-orbit qubit on a Multiferroic insulator in a superconducting resonator2015

    • 著者名/発表者名
      P. Zhang, Ze-Liang Xiang, and Franco Nori.
    • 学会等名
      7th International Workshop on Solid-State Quantum Computing
    • 発表場所
      Nanjing, CHINA
    • 年月日
      2015-07-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin-orbit qubit on a multiferroic insulator in a superconducting resonator2014

    • 著者名/発表者名
      Peng Zhang
    • 学会等名
      USTC
    • 発表場所
      USTC, 合肥市、中国
    • 年月日
      2014-06-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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