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Microwave Spectroscopy of Hybrid Topological Systems

研究課題

研究課題/領域番号 19H02548
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分28020:ナノ構造物理関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

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)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2019年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
キーワードAndreev Bound state / Josephson junction / Nanowire / Resonator / Topological / Majorana / Andreev Bound States / Josephson Junction / Andreev Bound State / Rssonator
研究開始時の研究の概要

We study Andreev bound states in weak links of potential topological systems coupled to microwave cavities. Our goals are to perform spectroscopic measurements of the phase dispersion of states, study spin-orbit and Zeeman effects, and demonstrate/study topological superconducting states.

研究成果の概要

InAsナノワイアとBiナノワイアに超伝導体金属を蒸着しジョセフソン接合を作製しその特性を調べた。作製に際しては、真空を破ることなく接合を形成することにより、エッチングによるダメージを防ぐことができた。InAsナノワイアにおいては超伝導体で作製したマイクロ波回路共振器と結合させることに成功し、接合に形成されたアンドレーエフ束縛状態のエネルギースペクトルを位相の関数として測定した。その結果、スピン軌道相互作用と閉じ込め効果がスペクトルに影響を与えることが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

The cavity coupled spectroscopy method developed in this study can be flexible applied to any Josephson system and can thus be of great value to the study of other Andreev bound states, not just in exotic systems but also fundamental properties of superconducting circuits for quantum computing.

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Te-doped selective-area grown InAs nanowires for superconducting hybrid devices2022

    • 著者名/発表者名
      Pujitha Perla, Anton Faustmann, Sebastian Koelling, Patrick Zellekens, Russell Deacon, H. Aruni Fonseka, Jonas Koelzer, Yuki Sato, Ana M. Sanchez, Oussama Moutanabbir, Koji Ishibashi, Detlev Gruetzmacher, Mihail Ion Lepsa, and Thomas Schaepers
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 6 号: 2 ページ: 624602-624602

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.6.024602

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fully in situ Nb/InAs-nanowire Josephson junctions by selective-area growth and shadow evaporation2021

    • 著者名/発表者名
      Pujitha Perla, H. Aruni Fonseka, Patrick Zellekens, Russell Deacon, Yisong Han, Jonas Kolzer, Timm Morstedt, Benjamin Bennemann, Abbas Espiari, Koji Ishibashi, Detlev Grutzmacher, Ana M. Sanchez, Mihail Ion Lepsa and Thomas Schapers
    • 雑誌名

      Nanoscale Advances

      巻: 3 号: 5 ページ: 1413-1421

    • DOI

      10.1039/d0na00999g

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hard-Gap Spectroscopy in a Self-Defined Mesoscopic InAs/Al Nanowire Josephson Junction2020

    • 著者名/発表者名
      Zellekens Patrick、Deacon Russell、Perla Pujitha、Fonseka H. Aruni、M?rstedt Timm、Hindmarsh Steven A.、Bennemann Benjamin、Lentz Florian、Lepsa Mihail I.、Sanchez Ana M.、Gr?tzmacher Detlev、Ishibashi Koji、Sch?pers Thomas
    • 雑誌名

      Physical Review Applied

      巻: 14 号: 5 ページ: 054019-054019

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.14.054019

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spin filtering in germanium/silicon core/shell nanowires with pseudo-helical gap2020

    • 著者名/発表者名
      Jian Sun, Russell S. Deacon, Xiaochi Liu, Jun Yao, and Koji Ishibashi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 117 号: 5 ページ: 052403-052403

    • DOI

      10.1063/5.0014148

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Experimental study of ac Josephson effect in gate-tunable (Bi1竏遅Sbx)2Te3 thin-film Josephson junctions2020

    • 著者名/発表者名
      [Yuusuke Takeshige,Sadashige Matsuo,Russell S. Deacon,Kento Ueda,Yosuke Sato,Yi-Fan Zhao,Lingjie Zhou,Cui-Zu Chang,Koji Ishibashi,Seigo Tarucha]
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 101 号: 11 ページ: 115410-115410

    • DOI

      10.1103/physrevb.101.115410

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Microwave spectroscopy of Andreev states in mesoscopic InAs nanowire-based hybrid Josephson junctions2022

    • 著者名/発表者名
      P. Zellekens, R.S.Deacon, P. Pujitha, L. Mihail, D. Gruetzmacher, T. Schaepers, K. Ishibashi
    • 学会等名
      2022年第69回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Microwave spectroscopy of Andreev states in InAs nanowire-based hybrid junctions2022

    • 著者名/発表者名
      P. Zellekens, R. Deacon, P. Perla, M. Lepsa, K. Ishibashi, D. Guetzmacher, and T. Schaepers
    • 学会等名
      NANOWIRE WEEK 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spectroscopy of Andreev Bound States using microwave resonators2019

    • 著者名/発表者名
      R. S. Deacon
    • 学会等名
      2019 Frontiers in Quantum Materials and Devices workshop, Komaba, Tokyo, Japan.
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Josephson junction based on bismuth nanowires2019

    • 著者名/発表者名
      H. Wang
    • 学会等名
      International Symposium on Hybrid Quantum Systems 2019 (HQS2019), Matsue, Japan
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Towards study of topological states in van der Waals Josephson junction devices2019

    • 著者名/発表者名
      M. Hosoda
    • 学会等名
      International Symposium on Hybrid Quantum Systems 2019 (HQS2019), Matsue, Japan
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spectroscopy of Andreev Bound States using microwave resonators2019

    • 著者名/発表者名
      R. S. Deacon
    • 学会等名
      International Symposium on Hybrid Quantum Systems 2019 (HQS2019), Matsue, Japan
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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