Disorder effects on Majorana zero modes: Kitaev chain versus semiconductor nanowire
在过去的十年中，超导体-半导体纳米线中的Majorana零模得到了广泛的研究。无序仍然是一个严重的问题，阻碍了拓扑马约拉纳束缚态的确定性观察。因此，这是值得重新审视的简单模型，Kitaev链，并研究弱和强无序对Kitaev链的影响。通过比较Kitaev链中的无序与纳米线中的无序的作用，我们发现无序影响这两个系统，但在一个非普遍的方式。一般来说，无序对纳米线的影响比Kitaev链强得多，特别是对于弱到中等无序。对于强无序，由于普遍的安德森局域化，Kitaev链和纳米线都表现出随机的无特征行为。因此，只有消失和强无序制度是普遍的，分别表现出拓扑超导性和安德森局域化，但实验相关的中间无序制度是非普遍的与细节依赖于系统中的无序实现。
2021-06-02 cond-mat.mes-hall
Collective spin waves in arrays of Permalloy nanowires with single-side periodically modulated width
我们通过实验和数值计算研究了集体自旋波在具有周期性调制宽度的纵向磁化纳米线阵列中传播的色散。研究了两种单边调制和不同调制周期的纳米线阵列，并与宽度均匀的纳米线阵列进行了比较。在倒易空间的第三布里渊区测量的自旋波色散表明，宽度调制的纳米线存在两个色散模，其磁子带的振幅取决于调制周期，在较高频率处存在一组非色散模.这些发现与在均匀宽度纳米线中观察到的结果不同，在均匀宽度纳米线中，只有最低模具有相当大的色散。用动力学矩阵法满意地再现了所测得的自旋波色散。在这项工作中提出的结果是重要的，鉴于可能实现的频率可调谐磁振子器件。
2017-10-25 cond-mat.mes-hall
Single-mode Near-infrared Lasing in a GaAsSb/GaAs Nanowire Superlattice at Room Temperature
半导体纳米线激光器可以产生具有小型化几何形状的引导相干光发射，为各种应用带来新的可能性，包括纳米光子电路，光学传感，以及片上和芯片到芯片的光通信。在这里，我们报告的实现单模室温激光从890 nm到990 nm利用一种新的设计的单纳米线与GaAs Sb为基础的多个超晶格作为光泵浦下的增益介质。波长可调谐性与全面增强的激射性能被证明是由于独特的纳米线结构与有效的增益材料，它提供了高达1250的激射品质因数，降低激射阈值~ 6 kW cm-2和高的特征温度~ 129 K。这些结果为纳米线激光器结构的设计和合成提供了重大进展，这可以为未来具有惊人性能的纳米级集成光电系统铺平道路。
2017-08-23 cond-mat.mes-hall
Probing the Design Space of InSb Topological Superconductor Nanowires for the Realization of Majorana Zero Modes
本文通过理论计算与基于非平衡格林函数的量子输运分析，探究了InSb拓扑超导纳米线承载Majorana零模的适宜性，确定了由磁场和电化学势定义的最佳设计空间，实现了清晰的零偏置电导峰特征。
2025-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Electronic structure of full-shell InAs/Al hybrid semiconductor-superconductor nanowires: Spin-orbit coupling and topological phase space
我们研究了全壳层超导半导体纳米线的电子结构，这是最近提出的创建马约拉纳零模式，使用八带$\vec{k} \cdot \vec{p}$模型在一个完全自洽薛定谔-泊松方案。我们发现由内禀径向电场引起的自旋轨道耦合对于在费米能级附近具有最小值的子带是一般较弱的。此外，我们表明，与拓扑相的出现相一致的化学势窗口是小而稀疏的，只能通过微调导线的直径来达到。这些研究结果表明，参数空间与全壳层InAs/Al纳米线中拓扑相的实现相一致，充其量是非常窄的。
2019-01-30 cond-mat.mes-hall
Entangling electrons by splitting Cooper pairs: Two-particle conductance resonance and time coincidence measurements
纠缠是爱因斯坦-波多尔斯基-罗森（EPR）悖论的核心，是处理量子信息的必要成分。超导体中的库珀对--由两个完全纠缠的电子组成--可以被分裂，从而形成纠缠的电子。我们制作了这样的电子分裂器，通过在悬浮的InAs纳米线的中心接触铝超导带，两端用两个正常的金属漏。通过栅极诱导库仑阻塞量子点拦截纳米线的每一半，由于大的充电能量，强烈地阻碍了库珀对的流动，同时仍然允许单个电子通过。在这里，我们提供了确凿的证据，极高效率的库珀对分裂通过观察积极的平均值（电导）和时间（散粒噪声）的相关性的分裂电子在两个相反的纳米线漏。此外，通过散粒噪声测量验证了注入准粒子的实际电荷。
2012-05-11 cond-mat.mes-hall
Double quantum dots with quenched charging energy in PbTe nanowires
本研究针对PbTe纳米线静电栅极双量子点开展输运测量，揭示其零场自旋简并、磁场下四重分裂等特性，为基于PbTe的自旋量子位实现提供了推进。
2025-09-03 cond-mat.mes-hall
Controllable p$-$n junctions in three$-$dimensional Dirac semimetal Cd$_3$As$_2$ nanowires
我们证明了一个可控的pPDMATHABMM n结的三$-$维狄拉克半金属（DSM）镉$_3$作为$_2$纳米线与两个凹陷的底部栅极。该器件具有四种不同的电导制度与栅极电压，单极（n $-$ n和p $-$ p）制度和双极（n $-$ p和n $-$ p）之一，其中形成p $-$ n结。当垂直于纳米线施加磁场时，p $-$ n结区的电导急剧下降，这是由于克莱因隧穿的抑制。在这种状态下，器件表现出量子点行为。另一方面，在n $-$ n制度可能是由于在高磁场的载流子的回旋运动，观察到明确的电导平台。我们的实验表明，DSM纳米线的双极可调谐性可以实现基于量子点和电子光学的量子器件。
2019-09-10 cond-mat.mes-hall
Realizing Majorana Kramers pairs in two-channel InAs-Al nanowires with highly misaligned electric fields
针对半导体-超导体异质结构拓扑超导实现需强磁场、双通道无场方案受几何约束的问题，本研究提出能量失谐的双通道InAs-Al纳米线方案，无需反平行电场即可实现无场拓扑超导，算出宽参数范围的马约拉纳零能模存在区域，突破技术瓶颈。
2023-11-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
One-dimensional Dirac modes in the core of a pentagonal topological crystalline insulator nanowire
Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）
该研究针对五边形拓扑晶体绝缘体纳米线，通过紧束缚与多轨道计算，揭示其核心及表面的一维狄拉克模式，证实其可作为空间分离螺旋通道的实验实现体系。
2026-08-07 cond-mat.mes-hall
Suspended InAs nanowire Josephson junctions assembled via dielectrophoresis
提出了一种基于InAs半导体纳米线实现悬浮约瑟夫森结的新技术。该装置是使用介电泳引导的滴铸技术组装的，该技术允许精细地对齐电极顶部的纳米结构。所提出的架构消除了纳米线和衬底之间的相互作用，这是已知的影响Rashba矢量的无序和取向。这种方法的相关性，鉴于实施的约瑟夫森结的基础上高温超导体进行了讨论。
2016-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Parallel InAs nanowires for Cooper pair splitters with Coulomb repulsion
最近，由外延生长的超导体（SC）壳连接的两个平行的InAs纳米线组成的混合纳米结构变得可用。由于无缺陷的SC-半导体界面和两个准一维通道的接近，这些新的平台可以被用来空间分离纠缠电子对通过使用量子点（QD）在所谓的库珀对分裂（CPS）过程。量子点之间的最小化距离克服了基于单线的几何结构的限制，并且可以提高分裂效率。在这里，我们调查CPS在这样的设备中，第一次，其中强点间库仑排斥也存在和深入研究。我们从理论上分析了库仑相互作用对CPS效率的轻微降低，并与实验进行了比较。尽管交叉Andreev反射（CAR）和线间电容之间的竞争，观察到一个显着的CPS信号指示超导耦合的主导地位。我们的结果表明，应用具有外延SC的平行InAs纳米线是依靠线之间增强的CAR实现准费米子态的一种有前途的途径。
2022-03-27 cond-mat.mes-hall
Majorana Fermions in Proximity-coupled Topological Insulator Nanowires
一个拓扑绝缘体纳米线，邻近耦合到一个普通的体s波超导体和受到纵向施加的磁场，实现了一个一维拓扑超导体与未成对的马约拉纳费米子定位在两端。这种情况发生在广泛的条件下，并且构成了在固态系统中最容易实现的难以捉摸的马约拉纳粒子的物理实现。
2011-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Superconducting nanowires by electron-beam-induced deposition
超导纳米线可以通过使用Ga离子的聚焦束分解有机金属气体来制造。然而，物理损伤和无意的掺杂往往是由于暴露于离子束，促使人们寻找一种方法来实现类似的结构与电子束，而不是离子。迄今为止，这仍然是一个实验性的挑战。报道了用电子束诱导沉积法制备超导钨纳米线，其临界温度为2.0 K，临界磁场为3.7 T，并与离子制备的超导线进行了比较。这项工作为实现纳米级超导器件开辟了新的可能性，而不需要离子束柱。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Study of 0-$π$ phase transition in hybrid superconductor-InSb nanowire quantum dot devices
混合超导半导体纳米线器件提供了一个理想的平台来研究新的间隙内束缚态，如Andreev束缚态（ABS），Yu-Shiba-Rusinov（YSR）状态，和Majorana束缚态。在Josephson量子点（QD）器件中，Kondo关联与超导电性的竞争导致了两种不同的基态和0- $π$量子相变的发生。在这里，我们报告的混合超导体InSb纳米线量子点器件与不同的设备几何形状的运输测量。我们演示了实现连续门可调ABS与0型水平和$π$型水平。这使我们能够操纵0和$π$结之间的跃迁，并探索量子相变区域附近的电荷输运和光谱。此外，我们发现在相同的电荷状态下，0型ABS和$π$型ABS共存。通过测量温度和磁场的演化，验证了两组吸收带的不同性质，符合单重态和双重态基态之间的相变现象。我们的研究提供了对混合超导体-量子点器件Andreev输运性质的深入了解，并揭示了0- $π$跃迁附近的子能隙谱的交叉行为。
2016-12-30 cond-mat.mes-hall
A diffraction paradox: An unusually broad diffraction background signals ideal graphene
实现二维材料的不寻常的属性需要形成单层厚度的大域，在介观尺度上延伸。发现与教科书衍射相反，SiC上理想石墨烯的形成通过（00）和G（10）点周围的强钟形分量（BSC）而不是SiC（10）点来表示，BSC也见于金属上的石墨烯，因为也可以生长具有大横向尺寸的单层均匀石墨烯。它只能通过电子衍射观察到，而不能通过X射线或He散射实验观察到。最有可能的是，它起源于单层内石墨烯电子的空间限制。这导致它们的波矢量中的大的扩展，其通过电子-电子相互作用转移到弹性散射的电子以产生BSC。
2019-08-09 cond-mat.mes-hall
Optimal time-dependent polarized current pattern for fast domain wall propagation in nanowires: Exact solutions for biaxial and uniaxial anisotropies
纳米磁学中的一个重要问题是降低技术上有用的畴壁（DW）传播速度所需的电流。基于修正的Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程，同时考虑了Slonczewski自旋转移矩和类场矩，推导了DW沿纳米线快速传输的最佳自旋电流模式.在这样的条件下，DW的速度在双轴线可以提高多达十倍的速度相比，在实验中取得的。此外，自旋极化的快速变化可以帮助DW脱钉。可能的实验实现进行了讨论。
2010-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proximity-induced superconductivity in (Bi$_{1-x}$Sb$_x$)$_2$Te$_3$ topological-insulator nanowires
当拓扑绝缘体被制成纳米线时，拓扑结构和尺寸量子化之间的相互作用产生了奇特的一维态，其能量色散可以被外场操纵。在邻近诱导的超导性的存在下，这些1D状态提供了一个可调的平台马约拉纳零模式。虽然这种奇特的一维态的存在已被实验证实，但在拓扑绝缘体纳米线中实现强大的邻近诱导超导性仍然是一个挑战。本文报道了基于（Bi $_{1-x}$ Sb $_x$）$_2$ Te $_3$（BST）薄膜的超导拓扑绝缘体纳米线的制备。当两个矩形钯垫以100- 200 nm的间隔沉积在BST薄膜上时，垫下方的BST被转化为超导体，在垫之间留下BST纳米线。我们发现，界面是外延的，并具有高的电子透明度，导致一个强大的超导诱导BST纳米线。由于其合适的几何形状的门调谐，这个平台是有前途的马约拉纳零模式的未来研究。
2022-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Shadow-wall lithography of ballistic superconductor-semiconductor quantum devices
拓扑量子位的实现需要先进的技术来容易地和可重复地在半导体纳米线中设计诱导超导性。在这里，我们介绍了一种基于阴影墙的片上制造范例，它在器件质量和再现性方面取得了重大进展。它允许实现新颖的量子器件和最终的拓扑量子位，同时消除了许多制造步骤，如光刻和蚀刻。这对于保持脆弱的混合界面的完整性和均匀性至关重要。该方法简化了具有硬感应超导能隙和弹道正常/超导结的器件的可重复制造。大的栅极可调超电流和高阶多重Andreev反射表明所产生的纳米线约瑟夫森结的特殊的一致性。我们的方法使，特别是，实现3端设备，其中零偏置电导峰出现在磁场同时在两个边界的一维杂交。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall
Selective area epitaxy of PbTe-Pb hybrid nanowires on a lattice-matched substrate
拓扑量子计算基于编码拓扑量子比特的马约拉纳零模的编织。一个有前途的候选平台马约拉纳零模式是超导体-超导体混合纳米线。拓扑量子比特和编织操作的实现需要可扩展和无无序的纳米线网络。平面InAs和InSb纳米线的选择性区域生长，以及超导体结构的阴影壁生长，已经通过实现各种网络结构证明了这种可扩展性。然而，作为无序源，在锗-衬底界面处的明显的晶格失配与该路线图一起施加了严重的障碍。在这里，结合选择性区域和阴影壁生长，我们展示了PbTe-Pb混合纳米线的制造-另一个潜在的有前途的马约拉纳系统-在一个几乎完美的晶格匹配的衬底CdTe，所有在一个分子束外延室完成。透射电子显微镜显示的单晶性质的碲化铅纳米线和其原子尖锐和干净的界面的碲化镉基板和铅覆盖层，没有明显的相互扩散或应变。由于PbTe的介电常数较大，界面条件接近理想，加上电荷杂质的屏蔽作用，有望形成一个干净的纳米线系统，用于研究Majorana零模和拓扑量子计算。
2021-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Injection locking of multiple auto-oscillation modes in a tapered nanowire spin Hall oscillator
自旋霍尔振荡器（SHO）是产生、检测和放大高频信号的有希望的候选者，其可通过宽范围的工作频率调谐。它们提供了一个简单的双层设计结合电，磁和光学读出。在这里，我们实验研究了基于Pt（7 nm）/\ Ni $_{\mathrm{80}}$ Fe $_{\mathrm{20}}$（5 nm）锥形纳米线的SHO器件中自振荡的空间依赖性和光谱特性。使用布里渊光散射显微镜，我们观察到两个单独的自定位自旋波子弹，振荡在两个不同的频率（5.2 GHz和5.45 GHz）和本地化在不同的位置分开约750 nm内的SHO。锥形SHO的这种状态已经由Ginzburg-Landau自动振荡器模型预测，但尚未得到直接的实验证实。我们证明，所观察到的子弹可以单独同步到外部微波信号，导致频率夹带，线宽减少和增加的振荡幅度的子弹，是由微波频率选择。同时，其他寄生模式的幅度减小，这促进了SHO的单模工作。最后，研究了自旋波子弹的同步随微波功率的变化。我们相信，我们的研究结果促进实现扩展自旋霍尔振荡器容纳几个不同的自旋波子弹，共同涵盖了扩展范围的可调谐性。
2018-09-17 cond-mat.mes-hall
Enhanced magnon spin current using the bosonic Klein paradox
有效操纵磁振子以进行信息处理是自旋电子学和磁振子学的中心课题。对于具有最小耗散的长距离自旋输运的一个突出挑战是克服磁振子的弛豫并放大它们携带的自旋电流。在这里，我们建议放大磁振子电流的基础上实现玻色子克莱因悖论的磁性纳米结构。这个悖论涉及到磁振子的反粒子，反磁振子的存在通常被磁不稳定性所排除，因为它是负能量的激发。我们表明，通过适当地调整有效耗散通过自旋轨道力矩，磁振子和反磁振子动态稳定。结果发现，入射磁振子在两个耦合磁体之间的界面处的反射系数可以变得大于1，从而放大了反射磁振子电流。我们的研究结果可以导致磁振子放大器器件的自旋电子学应用。此外，我们的发现产生了一个固态平台来研究玻色子粒子的相对论行为，这是基本粒子的一个突出挑战。
2022-02-08 cond-mat.mes-hall hep-th
Anomalous Coulomb Drag between InAs Nanowire and Graphene Heterostructures
相关电荷不均匀性破坏了二维双层异质结构中的电子-空穴对称性，导致电荷中性点处出现非零阻力。在这里，我们报告库仑阻力在新的阻力系统组成的二维石墨烯和一维（1D）InAs纳米线（NW）异质结构表现出不同的结果从2D-2D异质结构。对于单层石墨烯（MLG）-NW异质结构，我们观察到一个非常规的阻力峰值附近的狄拉克点，由于相关的层间电荷水坑。阻力信号随温度（$\sim T^{-2}$）和NW的载流子密度（$\sim n_{N}^{-4}$）单调减小，但随磁场（$\sim B^{2}$）迅速增大。这些异常的响应，连同石墨烯和NW的失配的热导率，建立能量阻力作为MLG-NW装置中库仑阻力的负责机制。相比之下，对于双层石墨烯（BLG）-NW器件，拖曳阻力在狄拉克点上反转符号，并且拖曳信号的幅度随着NW的载流子密度（$\sim n_{N}^{-1.5}$）而减小，这与动量拖曳一致，但随着磁场和温度保持几乎恒定。这种与预期的$T^2$的偏差是由于石墨烯载流子密度上的阻力最大值的偏移而产生的。我们还表明，Onsager互惠关系观察到的BLG-NW设备，但不是MLG-NW设备。这些库仑阻力测量尺寸失配（2D-1D）系统，迄今没有报道，将铺平未来实现相关的凝聚态在新的系统。
2020-02-23 cond-mat.mes-hall
Majorana Fermions in Semiconductor Nanowires
研究了多带半导体纳米线与s波超导体的近耦合，计算了其拓扑相图随化学势和磁场的变化关系。非平凡的拓扑状态对应于超导相支持奇数对马约拉纳模式本地化的线的两端，而非拓扑状态对应于超导相没有马约拉纳或偶数对马约拉纳模式。我们的主要发现是，多带占用不仅解除了一维的严格约束，而且还允许在纳米线中具有更高的载流子密度。因此，多带纳米线更适合于稳定拓扑超导相和观察马约拉纳物理。我们提出了一个详细的研究多带半导体纳米线的参数空间，重点是了解固态系统中的Majorana费米子的实现和检测所需的关键实验条件。我们包括各种来源的混乱和表征其对拓扑相的稳定性的影响。最后，我们计算了局域态密度以及微分隧穿电导作为外部参数的函数，并预测了实验签名，将建立在固态系统中的紧急马约拉纳零能模式的存在。
2011-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Majorana qubit decoherence by quasiparticle poisoning
我们考虑的问题，准粒子中毒的马约拉纳量子位，自旋轨道耦合的半导体线被放置在（散装）超导体的顶部的基于量子阱的实现。通过利用最近的实验数据表现出的低温残留的非平衡准粒子人口在超导体的证据，我们通过分析和数值计算表明，由于准粒子隧穿到纳米线的退相时间可能是有问题的短，以允许量子位操纵。
2012-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Interaction between light and highly confined hypersound in a silicon photonic nanowire
在过去的十年里，在光子学和声子学之间的边界上的研究激增。大多数的努力集中在高质量光学腔中的光与运动的耦合上，通常是为了观察机械振荡器的量子态。最近预测，在纳米硅光子线中，光-声相互作用的强度将急剧增加。在这里，我们第一次展示了近红外线和千兆赫声音在小芯硅线中的巨大重叠。导线由一个小支柱支撑，以阻挡外部声子泄漏的路径，将$\mathbf{10} \; \textbf{GHz}$声子捕获在$\mathbf{0.1 \; \boldsymbolμ}\textbf{m}^{\mathbf{2}}$下方的区域中。由于我们的几何形状可以盘绕起来形成环形腔，它为腔光学力学和布里渊散射之间的完全融合铺平了道路。这一结果预示着在密集集成的硅芯片上实现低占用空间的光泵激光器/半导体激光器和延迟线。
2014-07-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Microscopic theory for a ferromagnetic-nanowire/superconductor heterostructure: Transport, fluctuations and topological superconductivity
受Wang等人[Nature Physics 6，389（2010）]最近实验的启发，他们观察到铁磁钴纳米线邻近耦合到超导电极的非常不寻常的输运行为，我们研究了这种介观混合结构中的邻近效应和温度依赖性输运。我们假设，在隧道势垒的不对称性引起的Rashba自旋轨道耦合的障碍，使感生的p波超导铁磁体的存在。我们首先发展了Andreev散射在自旋轨道耦合界面的微观理论，推导出一组自洽的边界条件，并找到一个表达式的p波minigap的微观参数的接触。其次，我们研究了超导转变附近电阻的温度依赖性，发现它通常具有涨落诱导峰。电阻的上升与单粒子态密度的抑制有关，这是由于形成了涨落对，其隧穿被抑制。最后，我们讨论了这一点和相关的设置，涉及铁磁纳米线的上下文中的一维拓扑超导体。有人认为，要实现不成对端马约拉纳模式，不一定需要一个半金属态，但部分自旋极化可能就足够了。最后，我们提出了另一类相关的材料系统-铁磁半导体线耦合到铁磁超导体-直接实现Kitaev-Majorana模型应该特别简单。
2012-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Probability and (Braiding) Statistics in Majorana nanowires
鉴于最近的进展，在实现马约拉纳零模式的半导体纳米线与邻近诱导的超导性，一个关键的下一步是尝试实验演示的预测编织统计与马约拉纳模式。这样的演示应该，在原则上，确认所观察到的零偏置异常确实是存在的任何离子马约拉纳零模式的指示。此外，这样的证明将是基础物理学水平上的突破：第一次明确证明非阿贝尔激发。因此，重要的是要澄清马约拉纳物理学的预期信号在编织的上下文中，并区分这些信号，也可能出现在非拓扑变体的相同系统。因此，在拓扑（即任意子）和非拓扑（即平凡）情况下预期的信号之间的明确和关键区别对于该领域的未来进展至关重要。在这份手稿中，我们仔细研究预期的信号编织和融合实验中的拓扑和非拓扑变体的实验纳米线系统中，马约拉纳预测发生。我们指出的情况下，“平凡的”和“anyonic”签名可能是类似的实验，需要一定程度的谨慎，在解释各种建议的融合和编织实验。我们发现，特别是编织实验组成的完整的辫子（两个马约拉纳交流）更好地区分拓扑和非拓扑系统比融合实验或实验与奇数的马约拉纳交流。
2017-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Highly transparent contacts to the 1D hole gas in ultra-scaled Ge/Si core/shell nanowires
半导体-超导体混合系统在新兴的高性能纳米电子学和量子器件方面具有突出的潜力。然而，其成功应用的关键是制造高质量和可再生的超导体-超导体界面。在这里，我们实现和测量轴向Al-Ge-Al纳米线异质结构与原子级精确的界面，包围的外延硅层进一步表示为Al-Ge/Si-Al纳米线异质结构。的异质结构合成的热诱导交换反应的单晶Ge/Si核/壳纳米线和光刻定义的Al接触垫。应用该异质结构形成方案使得自对准准一维晶体Al引线能够以大于96%的接触重复率接触超尺度Ge/Si段。集成到背栅场效应器件和连续缩放超出光刻限制，使我们能够充分利用的高度透明的接触，在锗硅界面的一维空穴气体的潜力。这导致观察到的弹道输运以及量子限制效应高达150 K的温度。低温测量揭示了Ge/Si核/壳纳米线中的邻近诱导超导电性。约瑟夫森场效应晶体管的实现使我们能够研究由多次Andreev反射引起的子带结构。最重要的是，量子点制度的情况下，表明一个硬超导能隙源于高度透明的接触到一维空穴气，这是潜在的兴趣的研究马约拉纳零模式。此外，强调了所提出的热诱导Al-Ge/Si-Al异质结构形成技术的重要性，我们的系统可以有助于量子计算的关键部件，如门控或transmon量子比特的发展
2020-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic analysis of proximity-induced superconductivity and metallization effects in superconductor-germanium hole nanowires
本文研究了超导体-锗空穴纳米线的金属化效应，发现三维截面和纳米线厚度对近邻诱导超导能隙和自旋轨道相互作用有决定性影响，强耦合甚至可增强SOI。
2023-10-26 cond-mat.mes-hall
Realization of a minimal Kitaev chain in coupled quantum dots
本文在 InSb 纳米线耦合量子点中同时实现弹性共隧穿与交叉 Andreev 反射，并调节至甜点位置，实验验证了最小人工 Kitaev 链中 Poor Man's Majorana 态的关键输运特征。
2023-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Thermally driven two-magnet nano-oscillator with large spin-charge conversion
下一代自旋电子学应用所需的材料特性很难由一种候选材料满足。在这里，我们表明，通过结合绝缘和金属磁体，增强自旋电荷转换和节能热自旋电流可以实现。我们开发了一种由钇铁石榴石和坡莫合金双层组成的纳米线器件。界面温度梯度驱动纳米线磁化进入千兆赫频率的自动振荡。坡莫合金层的界面自旋耦合和磁阻将自旋动力学转化为相当大的微波信号。研究结果显示了高能效自旋电子器件的发展前景，并给出了在非均匀磁系统中实现磁振子凝聚的实验方案。
2019-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Spin interactions, relaxation and decoherence in quantum dots
本文综述了准二维量子点中电子和空穴的自旋退相干以及纳米线量子点中电子自旋弛豫的研究进展。受限电子和空穴的自旋被认为是实现量子信息存储和处理设备的主要候选者，前提是可以实现足够长的相干和弛豫时间。结果表明，这一前提条件在电子量子点和空穴量子点中都有可能实现，从而向自旋量子位的量子计算迈出了一大步。
2009-03-03 cond-mat.mes-hall
Electrically driven electron spin resonance mediated by spin-valley-orbit coupling in a silicon quantum dot
利用电压依赖性电场操纵电子自旋的能力是量子自旋电子器件（诸如基于自旋的半导体量子比特）的操作的关键。电自旋控制的一种自然方法是利用所有材料中固有的自旋轨道耦合（SOC）。到目前为止，这种方法还不能应用到硅中的电子，由于其非常弱的SOC。在这里，我们报告了一个实验实现的电驱动的电子自旋共振在绝缘体上硅（SOI）纳米线量子点设备。底层驱动机制的结果从SOC和硅导带的多谷结构，这是增强在调查的纳米线几何形状之间的相互作用。我们提出了一个简单的模型捕捉基本的物理和使用紧束缚模拟更定量的分析。我们讨论了我们的研究结果的相关性，在硅中的紧凑和可扩展的电子自旋量子比特的发展。
2018-02-07 cond-mat.mes-hall
Majorana nanowires for topological quantum computation
马约拉纳束缚态是局域在拓扑非平凡超导体边界上的准粒子激发态。它们是零能量、电荷中性、粒子-空穴对称和空间分离的端模，它们在拓扑上受到超导态的粒子-空穴对称性的保护。由于它们的拓扑性质，它们对局部扰动具有鲁棒性，并且在理想环境中不受退相干影响。此外，与普通的费米子和玻色子不同，马约拉纳模的绝热交换是非对易的，即，交换两个或多个马约拉纳模式的结果取决于执行交换的顺序。这些性质使它们成为实现拓扑量子计算机的理想候选者。在本教程中，我将提出一个教学审查的一维拓扑超导体和马约拉纳模式的量子纳米线。我将概述Kitaev模型和更现实的Oreg-Lutchyn模型，讨论Majorana模式的实验特征，并强调它们在拓扑量子计算领域的相关性。本教程可以作为一个教学和相对独立的介绍研究生和研究人员新的领域，以及概述了目前的国家的最先进的领域和专家的参考指南。
2022-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-th
Spin transport in nanocontacts and nanowires
在本论文中，我们利用量子输运理论研究了磁性纳米接触和纳米线中的电子输运。其目的是获得一个透彻的理解之间的相互作用的导电性和磁性在原子大小的导体和它是如何受到不同方面的影响，例如，原子结构和化学成分的导体。为此，我们的从头算量子输运程序ALACANT，结合非平衡格林函数形式主义（NEGF）与密度泛函理论（DFT）计算已被扩展到描述自旋极化系统。我们目前的计算镍作为一个原型的磁性材料的纳米接触。我们发现，在接触区域中的原子无序强烈地降低了先验的高自旋极化的电导导致相当温和的所谓的弹道磁阻（BMR）的值。另一方面，我们表明，在接触区中的氧的吸附可以强烈增强自旋极化的传导电子，从而BMR通过消除自旋非极化的s-通道。最后，我们表明，短的原子Pt链之间的纳米接触的尖端悬浮磁性体Pt。然而，这种新兴的纳米磁性几乎不影响纳米接触的整体电导，因此难以通过简单的电导测量来证明。总之，我们发现自旋输运通过原子尺度的导体是相当敏感的实际原子结构以及导体的化学成分。这为实现未来的纳米级自旋电子器件提供了机遇和挑战。
2007-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-controlled growth of highly uniform Ge/Si hut wires for scalable qubit devices
半导体纳米线在实现自旋量子比特、马约拉纳费米子、单光子发射器、纳米处理器等的纳米级器件的发展中发挥着至关重要的作用。位置控制纳米线的单片生长是下一代器件的先决条件，这将需要可寻址性和可扩展性。在这里，结合自上而下的纳米结构和自下而上的自组装，我们报告了在预先图案化的Si（001）衬底上生长的Ge线的位置，距离，长度和结构可控。这是通过使用SiGe应变弛豫模板的新型生长工艺实现的，并且可以推广到其他材料组合。传输测量显示了电可调的自旋-轨道耦合，具有与III-V族材料类似的自旋-轨道长度。此外，观察到紧密间隔的导线之间的电容耦合，这强调了它们作为实现两个量子位门的主机的潜力。报道的结果开辟了一条通往具有Si兼容性的可扩展量子位器件的道路。
2020-02-03 cond-mat.mes-hall
Spectral properties, topological patches, and effective phase diagrams of finite disordered Majorana nanowires
该研究理论分析有限长度、关联无序的 SM-SC Majorana 纳米线，揭示隙内态和拓扑斑块会导致零偏压峰等信号误导判读，并指出实现确定性 Majorana 零模需降低无序强度与超导能隙之比。
2023-05-11 cond-mat.mes-hall
Coupling and coherent electrical control of two dopants in a silicon nanowire
在固态系统中对单个原子或分子进行电控制，为将量子力学功能引入电子学提供了一种很有前途的方法。这个想法最近进入了硅技术的既定领域，导致了单原子晶体管的实现，并首次测量了单施主中的电子自旋动力学。在这里，我们表明，我们可以电耦合两个施主嵌入在一个多栅硅晶体管，并通过微波信号诱导其电荷态的相干振荡。我们测量了两个施主之间的单电子隧穿，这揭示了它们的能谱。最低的能量状态，对应于位于两个施主中的任一个上的单个电子，形成与所有其他电子能级分离的两能级系统（TLS）。这种TLS的千兆赫兹驱动导致与多达10个微波光子的吸收或受激发射相关的量子干涉图案。我们估计电荷退相时间为0.3纳秒，与其他类型的电荷量子比特一致。然而，这里，相对短的相干时间可以通过快速操作信号（原则上高达1太赫兹）来抵消，如分离施主原子中的基态和激发态的大的空能量窗口所允许的。所展示的两个施主的相干耦合构成了硅中基于施主的量子计算器件的重要一步。
2012-07-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Insulating nanomagnets driven by spin torque
磁性绝缘体，例如钇铁石榴石（Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$），由于其低能量耗散和有效的自旋电流产生和传输，是用于超低功率自旋电子学应用的理想材料。最近，人们已经认识到，自旋霍尔效应可以非常有效地驱动微米尺寸的Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$ /Pt异质结构中的自旋动力学。我们在这里演示的Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$ /Pt纳米线的自旋动力学的自旋力矩铁磁共振的激发和检测。通过电子束光刻限定的纳米线通过常规室温溅射沉积在Gd $_3$ Ga $_5$ O $_{12 }$衬底上并剥离来制造。我们观察到类场和反阻尼类扭矩作用于磁化进动，这是由于同时激励奥斯特场和自旋霍尔扭矩。在宽的频率和功率范围内对Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$ /Pt纳米线进行了彻底的研究。我们观察到一个大的变化，在高微波功率的谐振场，这是由于减少有效磁化，由于微波吸收。这些加热效应在所研究的纳米结构中比在可比的微米尺寸的样品中显著得多。通过比较不同的纳米线宽度，磁化动力学的几何约束的重要性变得显而易见：量子化的自旋波模式的宽度的线中观察到的光谱。我们的研究结果是实现基于绝缘体的集成磁振子逻辑器件的第一块垫脚石，其中纳米磁体发挥着至关重要的作用。
2016-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Non-local response in the disordered Majorana chain
自从在半导体纳米线的末端发现马约拉纳费米子以来，实现拓扑量子计算机的前景变得更加光明。这些马约拉纳零模式坚持存在的强无序，可能存在于这样的系统中，受本地化系统的流动性差距。最近提出的操纵马约拉纳链中的量子信息的建议涉及在一维纳米线网络中动态调节栅极电压。然而，正如我们所示，在绝热极限下，一个无序系统与多个零模马约拉纳费米子将经历一个非本地的响应，通过一个多能级朗道-齐纳过渡的本地扰动。这将使存储在目标零模式中的量子信息分散在系统中存在的其他零模式中，使受控门的实现复杂化。然而，有一个解决方案，可能在实践中工作：我们表明，有一个最佳的窗口，在此期间的中间时间尺度的量子信息是近似保存下操纵。
2016-07-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
