Majorana oscillations and parity crossings in semiconductor-nanowire-based transmon qubits
我们表明，微波（MW）光谱在超导纳米线为基础的transmon量子比特提供了一个强有力的签名的存在下，在结中的马约拉纳束缚态。这是由于外部磁场将导线调谐到拓扑状态，并且由于它们在有限长度导线中的波函数空间重叠，出现的马约拉纳模式的能量分裂在零能量附近振荡。特别是，我们讨论了如何这些马约拉纳振荡，以及伴随的费米子宇称开关的基态的交界处，导致不同的光谱特征-在一个间歇的可见性的吸收线的形式-强烈偏离标准transmon行为。相比之下，非振荡零模式，如拓扑平凡的Andreev束缚态产生足够光滑的潜力，表现出整体标准transmon响应。MW响应中的这些差异可以帮助确定连接是否包含拓扑马约拉纳。
2020-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dynamical polarization of the fermion parity in a nanowire Josephson junction
本文将InAs纳米线约瑟夫森结嵌入超导LC谐振器，利用微波脉冲实现费米子宇称的动态极化，并据此选择性测量偶、奇宇称扇区的磁通依赖跃迁谱。
2021-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Parity-preserving and magnetic field resilient superconductivity in indium antimonide nanowires with tin shells
我们研究了自下而上生长的半导体锑化铟纳米线，其表面涂有锡壳。贝壳的厚度是均匀的。Sn与InSb的界面是突变的，没有发生互扩散。用于传输的器件通过使用附近的纳米线以及薄片原位遮蔽纳米线来制备，从而产生无蚀刻结。锡被发现诱导硬超导能隙在600-700微电子伏特的范围内。超导性在磁场中可持续到4 T。锡岛显示出令人垂涎的双电子充电效应，这是电荷宇称稳定性的标志。这些发现为基于新的超导体-半导体组合的超导和拓扑量子线路开辟了道路。
2019-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Mechanism behind the switching of current induced by a gate field in a semiconducting nanowire junction
我们提出了一个新的轨道控制模型来解释半导体PbS纳米线结中的门场诱导电流开关。一个单粒子散射形式主义结合后验密度泛函的方法，涉及混合功能是用来研究电子电流，第一和更高阶的斯塔克效应明确地处理在我们的模型。我们的计算表明，阈值栅电压后，轨道混合产生的P-组件在参与轨道的S原子。这导致层间轨道相互作用，其允许电子沿着沟道轴离域。在PbSe纳米线结中也发现了类似的特征，这表明该模型可以普遍地用于解释铅-硫族化物纳米线结中的栅场诱导电流开关。
2011-11-22 cond-mat.mes-hall
Gate-driven Switching Dynamics in a Fully Suspended Superconducting Nanowire
Leiden University（莱顿大学）；Istituto Nanoscienze-CNR（意大利国家研究委员会纳米科学研究所）；CNR-SPIN（意大利国家研究委员会超导、创新材料与器件研究所）
通过全悬浮超导纳米线排除泄漏通道，发现栅极电压可指数级增强相滑移逃逸率（跨六个数量级），且极性反转时不对称，揭示静电与相滑移的复杂作用。
2026-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Parity independence of the zero-bias conductance peak in a nanowire based topological superconductor-quantum dot hybrid device
通过电荷输运测量研究了基于纳米线的拓扑超导体-量子点-拓扑超导体混合器件中Majorana费米子的特征。该器件由外延生长的InSb纳米线和Si/SiO $_2$衬底上的两个超导体Nb接触制成。在低温下，在两个Nb接触之间的InSb纳米线段中形成了一个量子点，并且由于邻近效应，InSb纳米线的两个Nb接触段显示出超导性。在零磁场下，在量子点的库仑阻塞区的电荷稳定性图测量中观察到了定义明确的库仑钻石和近藤效应。在有限的、足够强的磁场作用下，在相同的库仑阻塞区观察到零偏压电导峰结构。研究发现，无论量子点中准粒子占据数的奇偶性如何，在多个连续的库仑菱形中都存在零偏压电导峰。此外，我们还发现零偏压电导峰在大多数情况下伴随着两个微分电导峰，形成了三峰结构，偏压两侧峰之间的分离显示出与器件背景库仑电导振荡密切相关的振荡。观察到的零偏压电导峰和相关的三峰结构与基于纳米线的拓扑超导体-量子点-拓扑超导体系统中的Majorana费米子物理的特征一致，其中与量子点相邻的两个Majorana束缚态被杂化成一对能量有限的准粒子态，而另外两个Majorana束缚态保持为零-能量模式位于整个InSb纳米线的两端。
2014-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Precise in-situ tuning of a superconducting nanowire's critical current using high bias voltage pulses
提出了一种利用高偏压脉冲原位调节超导纳米线临界电流（或开关电流）和临界温度的方法。我们的主要发现是，随着脉冲电压的增加，纳米线的开关电流和临界温度表现出减少，最小值，然后增强。使用受控脉冲，超导纳米线的开关电流可以精确地设置为期望值。这些结果与原位透射电子显微镜成像相关，其中初始非晶纳米线通过高偏置电压脉冲转变为单晶纳米线。
2011-01-27 cond-mat.mes-hall
Pulse-assisted magnetization switching in magnetic nanowires at picosecond and nanosecond timescales with low energy
详细了解磁性纳米材料中的自旋动力学对于开发超快、低能和高密度自旋电子逻辑和存储器是必要的。在这里，我们开发的微磁模型和解析解，阐明增加阻尼和单轴各向异性的磁场脉冲辅助开关时间，能量和场的要求与垂直磁各向异性和钇铁石榴石类自旋输运性质的纳米线的效果。纳米线最初使用外部磁场脉冲（写入）和自弛豫来磁化。接下来，磁矩表现出确定性的开关后，接收2.5 ns长的外部磁脉冲在两个垂直极性。有利的阻尼（α~0.1-0.5）和各向异性能（10^4-10^5 J·m^-3）允许低至皮秒的磁化转换时间。利用自旋进动不稳定性，观察到磁场低于磁化强度的磁化反转。在开关速率、能量成本和所需的外部场之间出现了竞争或纳米磁性三元困境。开发具有优化阻尼和有效各向异性的磁性纳米线可以在室温下将开关势垒降低到3163 kBT。因此，纳米磁体中的脉冲辅助皮秒和低能量开关可以实现超快纳米磁性逻辑和元胞自动机。
2020-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct microwave measurement of Andreev-bound-state dynamics in a proximitized semiconducting nanowire
现代对介观器件中约瑟夫森效应的理解来自安德烈耶夫束缚态的物理学，费米模式局限于超导弱连接中。最近，利用半导体纳米线构建的约瑟夫森结实现了具有门可调约瑟夫森能量的超导量子比特。我们已经使用了微波电路QED架构来检测Andreev束缚态在这样一个门可调结的基础上的铝proximitized InAs纳米线。我们演示了这些束缚态的相干操纵，并实时跟踪束缚态费米子宇称。由于非平衡准粒子的个别宇称切换事件观察到的特征时间尺度$T_\mathrm{parity} = 160\pm 10~\mathrm{μs}$。拓扑纳米线结的$T_\mathrm{parity}$设定了控制马约拉纳束缚态所需带宽的下限。
2017-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Capacitance-based Fermion parity read-out and predicted Rabi oscillations in a Majorana nanowire
本文提出用弱耦合量子点近似电容测量，预测马约拉纳纳米线中依赖磁通和奇偶性的电容，并研究其用于拉比振荡表征量子相干性，为频域低能态表征提供新途径。
2025-06-04 cond-mat.mes-hall
Dynamics of the polarization of a pinned domain wall in a magnetic nanowire
我们考虑磁性纳米线中的单畴壁的极化动力学，该畴壁被杂质强烈钉扎。在这种情况下，用于极化参数的运动方程不包括任何其他动力学变量，并且由于磁各向异性而为非线性的。我们数值计算了短电流脉冲下不同参数选择的磁化动力学诱导极化开关。我们的研究结果表明，开关是最有效的非常快速的电流脉冲。阻尼也提高了切换概率。
2013-09-14 cond-mat.mes-hall
Supercurrent parity-meter in a nanowire Cooper-pair transistor
我们研究了一种库珀对晶体管，它是由InSb-Al混合纳米线中的两个约瑟夫森弱连接包围一个超导岛而实现的。当纳米线受到磁场作用时，超导岛中会出现孤立的子带隙能级，并且由于库仑阻塞，通过库珀对的相干共隧穿来介导超电流。我们表明，从这样的共同隧穿事件产生的超电流的展品，为低到中等的磁场，相位偏移，歧视偶数和奇数电荷基态上的超导岛。值得注意的是，这种相位偏移持续当一个subgap状态接近零能量，并根据理论上的考虑，允许宇称测量subgap状态的超导干涉。在一系列新的实验中，这种超导宇称测量可以提供一种替代方法，用于操纵和保护存储在超导岛的隔离子带能级中的量子信息。
2021-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Superconductivity and parity preservation in as-grown In islands on InAs nanowires
我们报道了在分子束外延生长的InAs纳米线上原位合成结晶铟岛。通过透射电子显微镜的结构分析表明，在晶体生长在两个家庭内的取向相对于纤锌矿InAs的tetraxibody为中心的晶体结构。结晶岛的长度< 500 nm，表面能量低，表明生长主要是由表面能最小化驱动的。通过In/InAs器件的电传输表现出库珀对充电，证明电荷宇称保持和原始的In/InAs界面，诱导的超导能隙约为0.45 meV。库珀对充电持续到温度> 1.2 K和磁场~ 0.7 T，表明In/InAs混合物属于在比最先进的Al基混合物更宽的参数空间上操作的扩展类的半导体/超导体混合物。工程晶体形态，同时使用阴影外延隔离单岛提供了一个有趣的替代以前的半导体/超导体混合形态和设备的几何形状。
2021-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Dynamics of superconducting nanowires shunted with an external resistor
我们提出了第一个研究超导纳米线分流与外部电阻，面向理解和控制纳米线的相干性和耗散。通过测量V-I特性的演变以及在改变分流电阻和温度时开关和再俘获电流的分布来探讨动态。实验的理论分析表明，随着分流电阻值的减小，动力学变得更加连贯，可能是由于稳定的相位滑移中心的线，此外，开关电流接近Barthel的预测的平衡破坏电流。通过理论和实验之间的详细比较，我们取得了进展到识别制度中的准一维线可以有效地描述了一个零维电路模型类似于RCSJ（磁阻和电容并联约瑟夫森结）模型的Stewart和McCumber。除了其基本意义外，我们的研究还对一系列有前途的技术应用产生了影响。
2012-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetic vortex chirality switching in Permalloy nanowires with asymmetric notches
我们研究了单根坡莫合金纳米线中涡旋畴壁通过非对称三角形缺口的运动。我们已经测量了磁滞回线使用聚焦磁光克尔效应之前和之后的缺口，这允许探针超出缺口的顺时针（CW）和逆时针（CCW）的发生概率的墙在尾到尾（TT）和头到头（HH）的配置。我们目前的实验证据的手征翻转所提供的涡缺口相互作用。在低出射角的情况下，手性翻转的概率增加，并且在这里，在15 $^o$的最低角度的情况下，能量上有利的畴壁构型（对于TT为CCW或对于HH壁为CW）的传播概率为$\approx 75\%$。微磁学模拟揭示了手性反转动力学的细节。
2014-11-06 cond-mat.mes-hall
Flux-tunable parity-protected qubit based on a single full-shell nanowire Josephson junction
本文利用全壳纳米线约瑟夫森结的通量可调性，在接近一个通量量子时实现从gatemon到宇称保护区域的调谐，提出一种具有抗退相干保护的新型量子比特，并估计了相干与弛豫时间。
2025-06-23 cond-mat.mes-hall
Magnetoresistence engineering and singlet/triplet switching in InAs nanowire quantum dots with ferromagnetic sidegates
我们提出了磁电阻（MR）的实验上的InAs纳米线量子点设备与两个铁磁侧栅（FSG）在一个分裂的栅极几何形状。可以使用FSG和背栅将线段电调谐到单点或双点状态。在这两个制度中，我们发现一个强大的MR和高达25%的急剧MR开关在该领域的FSG的磁化被反转的外部场。磁共振和磁共振开关的符号和幅度都可以通过FSG进行电调谐。在双点制度接近夹断，我们发现{ \it两}急剧转变的电导，让人想起隧道MR（TMR）之间的两个铁磁接触，一个过渡接近零，一个在FSG开关领域。这些令人惊讶的丰富特性，我们解释在几个简单的共振隧穿模型。例如，类TMR MR可以被理解为单重态和三重态双点态之间的杂散场控制的跃迁。这种局部磁场是设计新的物质状态的各种提议中的关键要素，并且可以用于测试基于电子自旋的贝尔不等式。
2016-08-25 cond-mat.mes-hall
Quantification of competing magnetic states and switching pathways in curved nanowires by direct dynamic imaging
对于可行的应用，基于例如畴壁运动的自旋电子器件需要具有稳定的磁化状态和将一种状态转换为另一种状态的高度可再现的切换路径，并且是高度可靠的。系统中存在多个稳定状态和切换路径是设备操作的决定性障碍，但罕见和随机事件难以检测和理解。我们展示了一种方法来量化竞争的磁性状态和随机切换路径的基础上，时间分辨扫描电子显微镜与极化分析，适用于技术相关的控制涡畴壁手性通过字段和弯曲的电线。虽然是一个泵探测技术，但我们的分析方案允许解开不同的发生动态路径，我们甚至可以确定罕见的事件，导致从一个磁化切换路径的变化，通过温度和几何形状依赖的测量到另一个路径。实验成像的支持下，微磁模拟，以揭示机制负责的途径的变化。一起的结果使我们能够解释的起源和细节的畴壁手性控制和量化的频率和相关的能量障碍的热激活的状态和切换路径的变化。
2020-06-19 cond-mat.mes-hall
Unconventional resistive switching in dense Ag-based nanowire networks with brain-inspired perspectives
本研究报道了高密度Ag纳米线网络中由类保险丝操作引发的非常规电阻开关效应，提出机制解释了其熔断前后的电学特征，并调和了透明电极与物质内计算的应用差异，证明调节网络密度与电学协议可使其兼具突触与神经元特性。
2025-01-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Parity-dependent shot noise and spin-flip relaxation process in a hybrid superconductor-nanowire quantum dot
我们报告了一个量子点形成的InAs纳米线悬浮在超导电极之间的散粒噪声测量。我们发现一个明确的交替的散粒噪声值之间的库仑阻塞制度的偶数和奇数电子占领的点，表明超泊松（泊松）散粒噪声的Fano因子达到约2（1）发生偶（奇）奇偶校验。随着磁场的增加，宇称效应消失，所有的制度显示法诺因子约为1。实验中的整个观察结果与从包括自旋翻转弛豫过程的共隧穿的全计数统计得到的模拟结果在定量上一致，这对应于模拟具有强自旋轨道相互作用的量子点中的电子运动。
2021-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Quantum Inductance as a Phase-Sensitive Probe of Fermion Parity Switching in Majorana Nanowires
Clemson University（克莱姆森大学）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
通过量子电容和电感联合测量，可识别Majorana纳米线中受保护的费米宇称切换，对应非平凡拓扑特性。
2026-03-12 cond-mat.mes-hall
Parity-Resolved Quantum Capacitance and Quantum Inductance in Topological, Trivial, and Normal Nanowire Interferometers
University of Basel（巴塞尔大学）；King Fahd University of Petroleum and Minerals（法赫德国王石油与矿物大学）
该研究针对仅靠量子电容无法识别拓扑超导电性的问题，计算了不同纳米线干涉仪的宇称分辨量子电容和逆量子电感，发现类马约拉纳特征非拓扑专属，而双近零能安德烈夫态的$h/(2e)$周期分量为非马约拉纳的明确特征。
2026-08-11 cond-mat.mes-hall
Current Controlled Magnetization Switching in Cylindrical Nanowires for High-Density 3D Memory Applications
利用三维纳米线系统的下一代存储器器件需要可靠地控制畴壁运动。在这封信中，畴壁的圆柱形纳米线组成的钴和镍的交替段进行了研究。作为畴壁钉扎位点的材料界面与电流脉冲结合使用，以控制畴壁的位置，该位置使用磁阻测量来监测。磁力显微镜结果进一步证实了电流辅助畴壁脱钉的发生。因此，通过顺序地钉扎和脱钉连续界面之间的畴壁，数据位沿着纳米线移位，这是跑道型存储器器件所必需的要求。我们表明，施加的电流脉冲的方向，幅度和持续时间确定跨钉扎站点的畴壁的传播。这些结果表明，多位圆柱形纳米线设备，利用电流辅助数据处理。在这些纳米线中顺序钉扎和脱钉的前景允许位密度增加几个Tbs，这取决于这些纳米线内的段的数量。
2018-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ideal switching effect in periodic spin-orbit coupling structures
在具有空间周期性Rashba结构的半导体纳米线中发现了理想的开关效应。通过调节施加在Rashba区域上的栅极电压，可以实现双稳态“ON”和“OFF”状态。通过改变自旋-轨道耦合强度和周期结构的单位长度，可以有效地控制“OFF”态的能量范围和位置。纳米线的开关效应被发现是容忍的SOC强度的小的随机波动的周期性结构。这种理想的开关效应可能适用于未来的自旋电子器件。
2006-11-14 cond-mat.mes-hall
Domain-wall dynamics in translationally noninvariant nanowires: theory and applications
我们将畴壁动力学推广到非线性不变的铁磁纳米线的情况。所得到的运动方程，使磁畴壁传播的描述更现实的占沿导线的变化，如无序或改变线的形状。我们表明，有效的运动方程是非常普遍的，不依赖于模型的细节。作为其使用的一个例子，我们详细考虑沙漏形纳米带。横向畴壁被困在中间，并有两个稳定的磁化方向。我们研究了短电流脉冲在两个方向之间的切换。我们得到了精确的时间依赖性的电流脉冲所需的切换磁化与最小的欧姆损失，每次切换。此外，我们发现如何欧姆损失每开关取决于最佳电流脉冲的开关时间。因此，我们表明，作为一个磁性存储器，这种纳米器件可以比最好的现代设备的能量效率高$10^5$倍。
2012-06-12 cond-mat.mes-hall
Magnetization reversal triggered by spin injection in magnetic nanowires
结果表明，脉冲电流驱动通过Ni纳米线引起不可逆的磁化反转在远离自发开关场$H_{sw}$的$ΔH$高达$H_{sw}$的40%的字段。的磁化状态进行评估，通过对单个，隔离的纳米线进行磁阻测量。磁化的可逆部分遵循均匀旋转的部分。切换发生在两个状态之间，否则可通过正常的场斜坡来访问。研究了$ΔH$随外加场和导线之间的角度以及脉冲电流方向的变化。结果被解释在自旋翻转转移从自旋极化电流的磁化，而开关近似由卷曲反转模式。
2000-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Parity switching and decoherence by quasiparticles in single-junction transmons
transmon超导量子比特作为量子信息处理的物理实现的一种有前途的方法正在被深入研究，并且已经在二维和三维结构中实现了高品质因数的$10^6$。这些高品质因数使得能够详细研究退相干机制。一个内在的退相干过程起源于量子位自由度和穿过约瑟夫森结隧穿的准粒子之间的耦合。在transmon中，单个准粒子的隧穿与宇称的变化有关。在这里，我们介绍了单结传输中奇偶转换率的理论，并将其与最近的测量结果进行比较。我们还表明，奇偶校验切换可以有一个重要的作用，在限制的相干时间。
2014-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Observation of 2e-periodic Supercurrents in Nanowire Single-Cooper-Pair Transistors
超导岛托管马约拉纳零模式（MZMs）的奇偶控制需要操作由接近半导体纳米线制成的拓扑量子位。因此，我们研究的奇偶效应在混合InAs-Al单库珀对晶体管（SCPT）作为第一步。特别是，我们调查的栅极电荷的超电流调制和观察一致的2 $e$ -周期性的图案，表明一般缺乏低能量的亚带隙状态在这些纳米线在零磁场。在一个平行的磁场中，一个偶数-奇数图案的发展与栅极电荷间距的振荡场的函数，表明调制模式是敏感的存在下，一个单一的subgap状态。此外，我们还发现，随着子能隙态能量接近于零，SCPT的宇称寿命随磁场呈指数下降。我们的工作突出了有意准粒子陷阱和超导能隙工程在需要岛电荷色散猝灭的拓扑量子比特中的重要作用。
2018-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Erasing odd-parity states in semiconductor quantum dots coupled to superconductors
量子点在InSb纳米线内被栅极限定，接近NbTiN超导接触。随着点和超导体之间的耦合增加，奇宇称占据在感应超导能隙的上方和下方都变得不可辨别（擦除）。在间隙上方，奇库仑谷中的电导增加，直到谷被提升。在带隙之下，Andreev束缚态经历量子相变，在奇数占据时转变为单重态基态。我们观察到，在低偏置和高偏置下，奇宇称制度的明显擦除是一致的。这一观察结果在数值重整化群模拟中得到了再现，并定性地解释了近藤温度和诱导的超导能隙之间的竞争。在擦除奇宇称机制中，量子点表现出类似于有限尺寸的马约拉纳纳米线的传输特性，在奇偶点占据和奇偶一维子带占据之间画出了平行线。
2019-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observation of the 4$π$-periodic Josephson effect in indium arsenide nanowires
通过非阿贝尔马约拉纳零模（MZM）的量子计算提供了一种通过在拓扑超导体制度中的半导体纳米线网络的非局域电荷宇称态中编码量子信息来实现容错的方法。迄今为止，MZM的实验研究主要依赖于单电子隧穿测量，这导致存储在MZM中的量子信息的退相干。作为拓扑量子计算的下一步，需要基于约瑟夫森效应的电荷宇称守恒实验，这也可以帮助排除零偏压电导异常的非拓扑起源。在这里，我们报告的约瑟夫森辐射频率的直接测量InAs纳米线与外延铝壳。对于第一次，我们观察到的$4π$周期约瑟夫森效应以上的磁场$\approx 200\,$ mT，与估计和测量的拓扑相变的类似设备。
2020-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Switching dynamics in Al/InAs nanowire-based gate-controlled superconducting switch
本研究通过观察Al/InAs纳米线中栅控超电流效应引起的超导态与正常态间的两级波动，结合噪声相关性和时域测量，揭示其泊松统计特性及与应力诱导泄漏电流的关联，阐明了该效应的微观起源与切换动力学。
2024-05-28 cond-mat.mes-hall
Field-controlled domain wall pinning-depinning effects in ferromagnetic nanowire-nanoparticles system
我们代表的微磁学建模和实验磁力显微镜调查的结果畴壁（DW）钉扎-脱钉的铁磁纳米线（NW）和两个铁磁纳米粒子（NP）的混合系统组成的影响。结果表明，包括在一端具有DW成核球的NW和两个NP栅极的特殊NW-NP配置使得能够基于NP子系统中的磁化切换实现受控DW钉扎-脱钉扎。提出了外驱动场操纵和独立NP切换的算法，该算法允许开发一种新型的磁逻辑单元。
2011-12-20 cond-mat.mes-hall
Multimode operation of a superconducting nanowire switch in the nanosecond regime
本文展示了基于铝纳米线的超导开关在纳秒时间尺度下的快速门控切换，并利用栅极与器件间的电容实现位移电流驱动的新型操作模式，将正常态到超导态的切换时间缩短至4–6纳秒，为快速低功耗应用奠定基础。
2025-02-25 cond-mat.mes-hall
Distinguishing parity-switching mechanisms in a superconducting qubit
单电荷隧穿是影响超导量子位的退相干机制，但导致超导器件中这种隧穿的过量准粒子激发（QP）的起源尚未完全清楚。我们测量了偏移电荷敏感的transmon量子比特中电荷奇偶（或简单地说，“奇偶”）切换的通量依赖性，以确定光子辅助奇偶切换和QP生成对整体奇偶切换速率的贡献。宇称切换率表现出量子比特状态依赖的峰值的通量依赖性，表示主要被困在低间隙膜的设备中的多余的量子点的冷分布。此外，我们发现，光子辅助的过程有助于显着的奇偶校验开关和多余的量子点的产生，通过拟合到一个模型，自洽地结合光子辅助奇偶校验开关以及膜间的QP动态。
2022-04-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electric-field-assisted phase switching for crystal phase quantum dot fabrication in GaAs nanowires
针对晶相量子点制备调控难的问题，本研究在GaAs纳米线气液固生长中实现电场驱动的瞬时晶相切换，以单层精度制备出原子级锐利界面的晶相量子点，为其应用落地提供关键支撑。
2025-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Very Strong Superconducting Proximity Effects in PbS Semiconductor Nanowires
我们报道了利用PbS半导体纳米线和Pb0.5In0.5超导电极制备强耦合纳米混合超导结。在0.3 K时，最大超导电流可达15 μA，这是迄今为止在超导体-纳米线超导结中观察到的最高值。微波诱导的恒定电压阶跃的观察证实了真正的约瑟夫森耦合通过纳米线的存在。外磁场作用下临界电流的单调抑制也与窄结模型吻合得很好。开关电流的温度依赖性随机分布表现出从相扩散到热激活过程的交叉，随着温度的降低。这些强耦合纳米杂化超导结将有利于门可调谐超导量子信息器件的发展。
2016-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
AC Josephson effect in finite-length nanowire junctions with Majorana modes
已经预测，由具有马约拉纳束缚态（MBS）的拓扑纳米线制成的超导结表现出反常的4π周期约瑟夫森效应。然而，找到一个具有这些非常规性质的实验装置是一个严峻的挑战：对于有限长的导线，平衡超电流总是2π周期的，因为具有相同费米子宇称的状态的反交叉是可能的。然而，我们发现，异常生存的交流约瑟夫森效应的瞬态制度。此外，由于量子芝诺效应，瞬态被准粒子中毒保护免受衰变，这固定了马约拉纳量子比特的奇偶性。由此产生的长寿命的交流约瑟夫森瞬变可以有效地用于检测MBS。
2012-06-19 cond-mat.mes-hall
Full parity phase diagram of a proximitized nanowire island
测量了InSb-Al混合岛的库仑阻塞电导振荡的电荷周期性随栅电压和平行磁场的变化。周期性在磁场的栅极相关值$B^*$处从$2e$改变到$1e$，在增加栅极电压时从高极限减小到低极限。在两个限制之间的栅极电压区域，我们的数值模拟表明是最有前途的定位马约拉纳零模式，我们观察到相关的峰值间距和高度的振荡。对于正栅极电压，具有低$2e$转变是由于非拓扑状态的存在，由于磁场的轨道效应，非拓扑状态的能量快速分散到充电能量以下。我们的测量结果表明，作为定义未来拓扑量子位的先决条件，仔细探索整个可用的相空间的邻近纳米线的重要性。
2021-08-03 cond-mat.mes-hall
Comment on "Interferometric single-shot parity measurement in InAs-Al hybrid devices", Microsoft Quantum, Nature 638, 651-655 (2025)
本文指出 Nature 2025 年所报道的 InAs-Al 器件宇称读出所依赖的拓扑能隙协议结果不一致且不可靠，并基于公开电导数据证明相关区域实际无能隙，从而质疑其核心结论。
2025-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Field-tunable stochasticity in the magnetization reversal of a cylindrical nanomagnet
利用时间分辨磁电阻测量技术研究了孤立圆柱形纳米磁体的磁化反转特性。我们发现，反转模式是高度随机的，发生在多模式或单步切换。有趣的是，随机性被发现依赖于驱动磁场的纳米线的长轴，其中主要是多模切换让位于单步切换行为的字段方向是从平行旋转到横向相对于纳米线轴的对齐。
2010-11-05 cond-mat.mes-hall
Anomalies in the switching dynamics of C-type antiferromagnets and antiferromagnetic nanowires
反铁磁体（AFM）被广泛认为是优于铁磁体在自旋电子学，因为它们的高稳定性，由于极小的杂散场。因此，预期AFM的序参量应始终沿结晶各向异性的易轴排列。与此相反，传统的智慧，我们发现，原子力显微镜序参量开关远离易轴低于临界各向异性强度时，原子力显微镜是适当的定制成纳米结构。开关时间随阻尼的增加先减小后增大。在临界各向异性之上，AFM序参量是稳定的，并且在微波激发下进动。然而，即使对于低至0.01的磁阻尼，吸收峰也不在共振频率处。为了解决这些异常现象，我们首先确定了偶极相互作用的隐藏作用，重建纳米系统的能量景观，并提出了一个阻尼非线性摆模型来解释开关行为。在这个框架中，第二个异常出现时，AFM是接近欠阻尼和过阻尼阶段之间的边界，其中所观察到的吸收线形具有小的品质因数，因此是不可靠的。研究结果对利用共振技术提取磁参数具有重要意义。
2019-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
InAs nanowire hot-electron Josephson transistor
在超导体（S）-正常金属（N）结处，配对相关性可以“泄漏”到N区域中。这种邻近效应[1，2]改变了系统的传输特性，并可能导致SNS结中的超电流[3]。最近的实验工作表明，半导体纳米线（NW）作为纳米级器件的构建块的潜力[4-7]，也与超导元件[8-12]相结合。在这里，我们展示了一个InAs NW约瑟夫森晶体管，其中超电流是由热准粒子注入正常金属电极控制。工作原理是基于NW电子能量分布的修改[13-20]，可以产生降低的耗散和高开关速度。我们将认为，利用异质结构半导体纳米线的这一原则开辟了一条道路，以主机的平衡混合纳米器件的概念[7，21]。
2010-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Zeeman and spin-orbit effects in the Andreev spectra of nanowire junctions
研究了半导体纳米线制成的短约瑟夫森结中Andreev束缚态的能谱和电磁响应。我们着重讨论了塞曼效应和自旋轨道耦合对Andreev能级谱的联合作用。我们的模型结合了磁场在邻近线的渗透，这大大修改了光谱。我们特别注意费米子奇偶开关的发生在增加的字段值和磁场依赖的微波诱导跃迁的吸收强度。我们的计算可用于从微波和隧道光谱实验中提取定量信息，例如Van Woerkom等人最近报道的测量，arXiv：1609.00333。
2017-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proposed Detection of the Topological Phase in Ring-Shaped Semiconductor-Superconductor Nanowires Using Coulomb Blockade Transport
在超导体-超导体混合结构中，拓扑相变是化学势或磁场强度的函数。我们发现，这种转变的签名可以观察到非线性库仑阻塞通过环形结构的传输。特别是，对于一个固定的电子宇称的环，中性激发光谱的通量周期性的变化，从通常的h/2 e周期性的特征h/e周期性时，调谐系统从拓扑平凡的非平凡的阶段。我们将h/e周期性与最近预测的穿过由两个拓扑超导体形成的结的约瑟夫森电流的4π周期性联系起来。
2012-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Chargeless spin current for switching and coupling of domain walls in magnetic nanowires
通过电场和/或温度梯度产生和控制纯自旋电流（没有净电荷流）的演示是寻求低功耗电子器件的重要飞跃。是否以及如何利用这种电流来驱动和控制存储在磁畴壁（DW）中的信息的关键问题仍然是突出的，并且在这里被解决。我们证明了纯自旋电流作用于磁条中的DW，并具有有效的自旋转移矩，导致DW相互分离动力学和皮秒磁化反转。此外，出现了长程（$\sim$ mm）反铁磁DWs耦合。如果一个DW被几何收缩钉扎，则自旋电流引起动态自旋轨道相互作用，该动态自旋轨道相互作用触发由$\vec{E} \sim \hat{e}_{x} \cdot (\vec{n}_{1} \times \vec{n}_{2})$确定的内部电场，其中$\vec{n}_{1/2}$是有效DW取向，并且$\hat{e}_{x} $是它们的空间分离矢量。这导致导线中的电荷积累或持续电流。由于DW通常是可实现和可调谐的，因此预测的效果具有真正的节能自旋电子器件的潜力。
2013-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergent electromagnetism induced by topological defects created during magnetization reversal in nanowires
我们报告说，在铁磁纳米粒子的不可逆磁化切换过程是由拓扑点缺陷的形式的刺猬反刺猬对的形成和动力学。在成核之后，这些对以超过畴壁速度的速度快速分离，并且它们产生螺线管特性和相当大的幅值的新兴电场。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall
Destructive Little-Parks Effect in a Full-Shell Nanowire-based Transmon
在低$E_J/E_C$区研究了具有完全包围InAs纳米线芯的外延Al壳的半导体transmon。作为沿混合线轴的通量的函数的小帕克斯振荡是破坏性的，在半量子的施加通量下产生由金属态分离的可重入超导性的瓣。在第一波瓣中，相缠绕在壳层上可以在芯层中诱导拓扑超导。在第零波瓣和第一波瓣中都观察到相干量子比特操作。通过跨结的相干单电子耦合的宇称带的分裂在谱线展宽之外没有被解决，这对马约拉纳耦合施加了限制，$E_M/h$ < 10 MHz，比约瑟夫森耦合$E_J/h$ ~ 4.7 GHz小得多。
2020-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum capacitance and parity switching of a quantum-dot-based Kitaev chain
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（李政道研究所，上海交通大学）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（物理与天文学院，上海交通大学）；State Key Laboratory of Micro and Nano Engineering Science, Shanghai Jiao Tong University（微纳工程科学国家重点实验室，上海交通大学）
研究了量子点基Kitaev链的量子电容及其奇偶性开关机制，揭示了外部正常导体耦合与内在准粒子污染的相互作用。
2026-01-28 cond-mat.mes-hall
Broadband microwave spectroscopy of semiconductor nanowire-based Cooper-pair transistors
库珀对晶体管（CPT）是一个封闭在两个约瑟夫森弱连接之间的超导小岛，是各种超导量子线路的原子构件。利用栅极可调半导体沟道作为薄弱环节，与约瑟夫森隧穿相关联的能量尺度可以相对于岛的充电能量而改变，从而调整其电荷波动的程度。在这里，我们直接证明了这种控制映射的能级结构的CPT的砷化铟纳米线（NW）与超导铝壳。我们提取的相位偏置纳米线CPT的量子动力学的详尽建模的基础上的设备参数，并直接测量作为设备温度的函数的奇偶校验占用比，相关的超导和未来的拓扑量子比特。
2020-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The Miniband Alignment Field-Effect Transistor: a superlattice-based steep-slope nanowire FET
这项工作研究了纳米线的能量过滤，其中通带和阻带是通过在导线中包括超晶格来获得的。当一对这样的超晶格串联放置时，每个超晶格都由一个栅极控制，它可以作为一个晶体管，其中其迷你带的（错误）对齐使器件导通（关闭）。它示出，在弹道电流制度，在一个狭窄的栅极偏置范围内发生的导通和关断状态之间的过渡，从而引起子-60 mV每十年的开关行为。
2016-09-30 cond-mat.mes-hall
Dynamical parity selection in superconducting weak links
该研究针对超导弱连接中的过剩准粒子动力学问题，提出通过匹配相反宇称扇区跃迁的微波脉冲实现近乎完美的宇称动力学极化，解释了相关实验特征并为安德烈夫量子比特宇称态控制提供指导。
2023-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A Parity-Protected Superconductor-Semiconductor Qubit
超导量子比特的相干性可以通过实施保护超导岛上的库珀对的奇偶性的设计来改善。在这里，我们介绍了一种基于压控半导体纳米线约瑟夫森结的宇称保护量子比特，利用少沟道结的能量-相位关系中的高次谐波含量。由两个这样的结形成的对称干涉仪，被门调谐到平衡并被施加的通量的半量子抑制，产生cos（2 π）约瑟夫森元件，反映库珀对对的相干输运。我们证明了量子位的弛豫可以通过调谐到受保护的状态而被抑制十倍。
2020-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
SNS junctions in nanowires with spin-orbit coupling: role of confinement and helicity on the sub-gap spectrum
我们研究了具有强Rashba自旋轨道耦合的半导体纳米线超导-正常-超导（SNS）结的正常输运和亚能隙谱。我们专注于，特别是在长弹道路口的约束效应的作用。在正常状态下，在两个接触处的散射引起电导中的两个不同特征，法布里-珀罗共振和法诺凹陷。后者出现在一个强大的塞曼场$B$的存在下，除去自旋扇区的铅（\emph{helical}铅），但不是在中心区域。相反，非螺旋形引线之间的螺旋形中心区域呈现半量子电导的螺旋形间隙，具有叠加的螺旋形法布里-珀罗振荡。当引线变成超导体时，这些正常特征转化为不同的亚能隙状态。特别是，在螺旋间隙内的法布里-珀罗共振成为宇称保护的零能态（宇称交叉），远低于临界场$B_c$，在该临界场处超导引线成为拓扑。作为塞曼场或费米能量的函数，这些零模在零能量附近振荡，形成特征环，当$B$超过$B_c$时，这些特征环连续演化成Majorana束缚态。讨论了Yu-Shiba-Rusinov束缚态与宇称交叉物理的关系。
2015-02-10 cond-mat.mes-hall
Andreev interference in the surface accumulation layer of half-shell InAsSb/Al hybrid nanowires
了解载流子在III-V纳米线的空间分布接近耦合到超导体的混合量子器件的基础上的实验的设计和解释是很重要的。本文利用平行磁场中的Andreev干涉研究了InAsSb/Al纳米线的栅相关表面积累层。均匀的混合纳米线和具有短约瑟夫森结的装置制造的阴影光刻，表现出周期性调制的开关电流。周期对应于通过纳米线直径的通量量子，并且与占据圆柱形表面累积层的Andreev束缚态一致。空间分布是可调的门电位从静电模型的预期。
2021-04-01 cond-mat.mes-hall
