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2014 年度 実績報告書

トポロジカル超伝導マヨラナ準粒子励起の操作と新奇機能の理論探索

公募研究

研究領域対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象
研究課題/領域番号 25103723
研究機関独立行政法人物質・材料研究機構

研究代表者

胡 暁  独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (90238428)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードtopology / superconductor / Majorana quasiparticle / QAHE state
研究実績の概要

(1)トポロジカル超伝導の量子渦及び超伝導サンプルの縁にマヨラナ準粒子が現れる。我々は以前に局所ゲート電圧のオン・オフによって縁マヨラナ準粒子の位置交換が可能であり、またそれが非アーベル統計に従うことを明らかにした。本年度、マヨラナ準粒子による量子ビットのNOTゲートを設計した。さらにこのことを利用して、単電子ポンピングの方法を考案した。マヨラナ準粒子の運動による単電子ポンピングは、その電子の個数に関する奇偶パリティを利用するため、今までに知られている単電子ポンピング方法と異なる。また、この現象が実験的に観測できれば、マヨラナ準粒子の確認にもなる。
(2)量子渦のコアにあるマヨラナ準粒子をゲート電圧の操作で設計通りに移動できる方法を考案した。コア・マヨラナ準粒子と有限エネルギー準粒子励起のエネルギー差が大きく、縁マヨラナ準粒子より安定であり、量子ビットの実装に有利である。
(3)量子異常ホール効果に関するレビュー論文を執筆した。60ページ(図20、参考文献200)に亘って、量子異常ホール効果の基礎と物質のトポロジカル電子状態が紹介され、Advances in Physicsに掲載される運びになっている。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 7件)

  • [雑誌論文] New scheme for braiding Majorana fermions2014

    • 著者名/発表者名
      Long-Hua Wu, Qi-Feng Liang and Xiao Hu
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials

      巻: 15 ページ: 064402-1-9

    • DOI

      doi:10.1088/1468-6996/15/6/064402

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Scheme for topological single electron pumping assisted by Majorana fermions2014

    • 著者名/発表者名
      Q. Liang, Z. Wang, X. Hu
    • 雑誌名

      Physical Review B 89

      巻: 89 ページ: 224514-1-6

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.89.224514

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Excitation spectrum of Josephson vortices on surface superconductor2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kawakami, Y. Nagai, S. Yoshizawa, H. Kim, Y. Hasegawa, T. Nakayama, T. Uchihashi, X. Hu,
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 568 ページ: 022022-1-6

    • DOI

      doi:10.1088/1742-6596/568/2/022022

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Silicon Topological Photonics2015

    • 著者名/発表者名
      X. Hu
    • 学会等名
      International Workshop on Topological Matter and Surface Superconductor
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-19
    • 招待講演
  • [学会発表] Functionality of Organized Nanostructures Derived from Topology2014

    • 著者名/発表者名
      X. Hu
    • 学会等名
      2nd International Symposium on the Functionality of Organized Nanostructures
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2014-11-27 – 2014-11-28
    • 招待講演
  • [学会発表] Half-metallic antiferromagnets for spintronics2014

    • 著者名/発表者名
      X. Hu
    • 学会等名
      E-MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Warsaw, Poland
    • 年月日
      2014-09-15 – 2014-09-18
    • 招待講演
  • [学会発表] Novel Quantum Anomalous Hall Effect for Spintronics2014

    • 著者名/発表者名
      X. Hu
    • 学会等名
      Symposium on Spintronics IV (SPIE2014)
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2014-08-18 – 2014-08-21
    • 招待講演
  • [学会発表] Topological Insulator with Spin-Polarized Edge Current2014

    • 著者名/発表者名
      X. Hu
    • 学会等名
      EMN Summer Meeting (Energy Material Nanotechnology )
    • 発表場所
      Cancun, Mexico
    • 年月日
      2014-06-09 – 2014-06-12
    • 招待講演
  • [学会発表] Antiferromagnetic Topological Insulator and Spintronics2014

    • 著者名/発表者名
      X. Hu
    • 学会等名
      E-MRS Spring Meeting
    • 発表場所
      Lille, France
    • 年月日
      2014-05-26 – 2014-05-30
    • 招待講演
  • [学会発表] Magnetic Topological Insulator as a Novel Material for Spintronics2014

    • 著者名/発表者名
      X Hu
    • 学会等名
      International Conference for Superconductivity and Magnetism (ICSM)
    • 発表場所
      Antalya, Turkey
    • 年月日
      2014-04-27 – 2014-05-02
    • 招待講演

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公開日: 2016-06-01  

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