Superconducting, Insulating, and Anomalous Metallic Regimes in a Gated Two-Dimensional Semiconductor-Superconductor Array
二维超导体-绝缘体相变作为一种典型的量子相变已被广泛研究。然而，这个话题仍然存在争议，因为许多实验显示出具有饱和低温电阻的金属状态，与传统理论不符。在这里，我们探索这种转变在一个新的，高度可控的系统，半导体异质结构与外延铝，图案形成一个规则的阵列超导岛连接的可门控量子阱。跨越九个数量级的电阻，系统表现出制度的超导，金属和绝缘行为，以及签名的磁通量可伸缩性和涡流渗透。面内磁场消除了金属状态，恢复了直接的超导体-绝缘体转变，并提高了标度，同时强烈改变标度指数。
2017-12-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Side-gate modulation of critical current in mesoscopic Josephson junction
我们研究了超导体-2DEG-超导体结构中的正常态电导和约瑟夫森电流，其中2DEG-区域的大小/形状可以通过附加的侧栅电极来修改。所考虑的输运性质如下从延迟格林函数，我们计算采用紧束缚表示的哈密顿在2DEG区域。我们的模型研究提供了一个定性的演示，最近观察到的影响所造成的侧门调制。
2000-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate-tunable supercurrent and multiple Andreev reflections in a superconductor-topological insulator nanoribbon-superconductor hybrid device
报道了在体绝缘BiSbTeSe $_2$拓扑绝缘体纳米取向（TINR）约瑟夫森结（JJ）中观察到的具有超导Nb接触的栅极可调邻近感生超导性和多次Andreev反射（MAR）。我们观察到一个栅极可调的临界电流（$I_C$）的栅极电压（$V_g$）以上的电荷中性点（$V_{CNP}$），与$I_C$高达430 nA。我们还观察到MAR峰的微分电导（$dI/dV$）与直流电压（$V_{dc}$）对应的次谐波峰的结（在$V_{dc} = V_n = 2Δ_{Nb}/en$，其中$Δ_{Nb}$是超导间隙的Nb接触和$n$是次谐波阶）。次谐波级$n$表现出$V_g$依赖性，并且对于$V_g = 40$ V达到$n = 13$，表明Nb接触对TINR的高透明度。我们的观察铺平了道路，探索使用TINR的拓扑保护设备，可能会举办异国情调的物理，如马约拉纳费米子的可能性。
2017-10-10 cond-mat.mes-hall
Hybridization of sub-gap states in one-dimensional superconductor/semiconductor Coulomb islands
我们目前的测量一维超导半导体库仑岛，制作的二维InAs异质结与外延铝层的栅极限制。当通过静电侧栅极调谐到没有子带隙状态的状态时，库仑阻塞揭示了库珀对介导的传输。当存在子带隙状态时，库仑峰的位置和高度以与磁场和栅极电压相关的方式振荡，如理论上预测的那样，与（平行）横向磁场中的（反）交叉指示Rashba型自旋轨道耦合。总体结果是一致的图片重叠马约拉纳零模式在有限的电线。
2018-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Scalable Gate-Defined Majorana Fermions in 2D p-Wave Superconductors
我们提供了一个概念框架，开发一个可扩展的拓扑量子计算机。它依赖于在二维p波超导体中使用圆形电子门形成马约拉纳费米子。门允许精确控制马约拉纳费米子的数量，位置和动力学。使用这样的门阵列，可以实现拓扑量子计算的全部功能，包括时空中马约拉纳的编织和融合。这些门有两个用途：它们调节局部的化学势，将拓扑超导体转变为正常导体，它们被用来在时空中移动马约拉纳。在垂直磁场的情况下，正常区域局部化磁通量的量子。在这些条件下，正常区域和超导区域之间的边界支持一个单一的零能量马约拉纳束缚态。定域零模与其他状态充分分离，并且可以通过顺序地向相邻栅极施加电压来拖动以实现量子计算。我们简要地描述了制造过程中构建的设备，并确定实验确定的参数的关键属性。拓扑保护的数字特性为不可避免的制造不均匀性提供了固有的免疫力。
2020-11-17 cond-mat.mes-hall
Spectroscopic Signatures of Gate-Controlled Superconducting Phases
我们研究了超导体-绝缘体-正常金属（SIN）和超导体-绝缘体-超导体（SIS）异质结的隧穿电导，该异质结的超导侧是电驱动的，并且通过修改表面反转非对称耦合可以表现出$π$配对。在SIN隧穿过程中，我们发现电驱动相互作用的变化通常会导致带隙中准粒子的增加，这是由于轨道极化的缺对态，而与带间相位重排无关。在间隙边缘的SIN电导的峰值随依赖于表面相互作用的强度以及栅极诱导的超导状态的特性的趋势而变化。虽然这种偏移也可以与SIN配置中的热效应相关联，但是对于低温下的SIS几何形状，电场在与超导电极的间隙之间的差相关的电压处不产生特征匹配峰。这一观察为光谱学区分热布居效应和量子门驱动的特征提供了一个独特的标志。在SIS中，静电门产生了各种特征，具有不对称的峰和电导谱权重的加宽。这些研究结果表明SIN和SIS隧穿光谱的一般定性趋势，可以用来评估门控对超导体的影响和非中心对称轨道反相配对的发生。
2021-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate-controlled proximity effect in superconductor/ferromagnet van der Waals heterostructures
该研究提出通过栅压调控超导体/铁磁体范德瓦尔斯异质结的界面电子谱杂化程度，从而实现对超导邻近效应的电学开关及塞曼劈裂幅度与符号的控制，为自旋电子学与自旋热电子学提供新途径。
2024-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dynamical Josephson Effect Between a Singlet and a Triplet Superconductor
Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）；Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；University at Buffalo, State University of New York（纽约州立大学布法罗分校）
通过建模由二维电子气分隔的自旋单态和自旋三重态超导体的约瑟夫森结，发现时变门电压可改变选择定则，产生静态下消失的振荡cosφ约瑟夫森分量，导致包含无耗散和耗散分量的电荷电流。
2026-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Large Tunable Thermophase in Superconductor -- Quantum Dot -- Superconductor Josephson Junctions
由于超导体固有的粒子-空穴对称性，尽管人们付出了大量的努力，但探测超导体中的热电效应仍然是一项具有挑战性的任务。本文从理论上研究了一种实验上可实现的超导体-量子点-超导体（SC-QD-SC）约瑟夫森结，这种结具有高度可调的热电性能和远大于以前建议的热响应。SC之间的QD能级以逐渐的方式破坏粒子-空穴对称性，从而在存在温度梯度的情况下允许超导热相的门控外观。该热相位增加到最大值$π/2$，之后预计将产生热电压。利用与时间无关的Keldysh轮廓格林函数，我们推导出准确的热相位和热响应的结。这些被证明是数量级大于通常的SC隧道结与栅极电压的急剧依赖。
2016-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superfluid response of an atomically thin, gate-tuned van der Waals superconductor
本研究利用局域磁探针测量栅极可调MoS₂超导体的超流响应，揭示背栅电压对超导参数的不同调控规律、无序的重要作用，以及其超流响应偏离类BCS行为，为范德华超导体的磁学表征提供了可行路径。
2022-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Gate-Tunable Transmon Using Selective-Area-Grown Superconductor-Semiconductor Hybrid Structures on Silicon
我们提出了一种栅极电压可调的transmon量子位（gatemon）的基础上选择性地生长在高电阻率的硅衬底上使用III-V缓冲层的平面InAs纳米线。我们表明，低损耗超导谐振器的内部质量$2\times 10^5$可以很容易地实现使用这些衬底后，去除缓冲层。我们演示了具有弛豫时间$T_{1}\approx 700\,\mathrm{ns}$和失相时间$T_2^{\ast}\approx 20\,\mathrm{ns}$和$T_{\mathrm{2,echo}} \approx 1.3\,\mathrm{μs}$的门控器件的相干控制和读出。此外，我们从量子比特非谐性的分析中推断出$0.4 - 0.9$的高结透明性。
2022-02-22 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable negative differential conductance in hybrid semiconductor-superconductor devices
本文在两类半导体-超导混合器件中观测到超导能隙外的栅极可调NDC，并通过结合BTK模型与临界超电流效应的BTK-supercurrent模型解释其随栅压和磁场的演化。
2023-03-01 cond-mat.mes-hall
Symmetry-protected gates of Majorana qubits in a high-$T_c$ superconductor platform
我们提出了一个编织Majorana非阿贝尔任意子的平台，该平台基于$d$高波$T_c$超导体和量子自旋霍尔绝缘体之间的异质结构。最近的研究表明，量子自旋霍尔绝缘体的这种设置导致在样品的每个角上都有一对Majorana零模，因此可以被视为高阶拓扑超导体。我们表明，在该地区应用塞曼场，这些马约拉纳模式分裂的空间，可以通过调整字段和配对相位编织过程中进行操作。我们表明，这样的设置可以实现完整的编织，交换，和任意相位门（包括$π/8$魔术门）的马约拉纳零模式，所有这些都是强大的和对称性的保护。由于我们提出的平台的许多成分已经在最近的实验中实现，我们的结果为通用拓扑量子计算提供了一条新的途径。
2021-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Scanning gate microscopy of nonretracing electron-hole trajectories in a normal-superconductor junction
该研究理论分析了嵌入正常-超导体结的量子点接触中电子空穴轨迹的扫描门显微术特征，预测非零偏压下会因费米波矢失配出现电导拍频，且空穴不会回溯电子路径。
2024-03-12 cond-mat.mes-hall
Junction-Intrinsic Dissipation in Hybrid Superconductor-Semiconductor Gatemon Qubits
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
研究发现门控量子比特的退相干时间较短，原因在于结内固有损耗，通过对比不同结构的量子比特，揭示了温度无关的结内损耗主导了退相干时间限制。
2026-03-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantized conductance and its correlation to the supercurrent in a nanowire connected to superconductors
我们报告的电导和超导铟砷纳米线耦合到铝超导电极具有短沟道长度和良好的欧姆接触。纳米线悬浮在局部栅电极上方15nm处。纳米线中的电荷密度可以通过栅极电压的微小变化来控制。对于大的负栅压，导电通道的数量逐渐减少，我们观察到的电导和临界电流的逐步减少之前，电导完全消失。
2013-06-03 cond-mat.mes-hall
Electrical switching of a moiré ferroelectric superconductor
本文在对齐BN的MATBG中发现与超导和关联绝缘态共存的铁电性，并通过栅压或位移场实现超导、金属及关联绝缘态间的可重复双稳态电切换。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Effects of gate-induced electric fields on semiconductor Majorana nanowires
我们研究了栅感应电场对超导体-超导体混合纳米线性质的影响，这种混合纳米线是实现拓扑超导性和Majorana零模的一个有前途的平台。使用自洽的薛定谔-泊松方法，描述了半导体和超导体在平等的基础上，我们能够访问强隧穿制度，并确定施加的栅极电压对半导体和超导体之间的耦合的影响。我们讨论了如何修改的物理参数，如诱导的超导能隙和Landé g因子的半导体中的状态密度的重新分布后，施加外部栅极电压的接口。最后，我们绘制了InAs/Al纳米线的拓扑相图作为磁场和栅极电压的函数。
2018-08-13 cond-mat.mes-hall
Coulomb Blockade in Fractional Topological Superconductors
本文研究了电荷在填充率为$ν=2/3$的介观超导体中的输运。我们考虑一个超导岛有限的充电能量，并调查其通过设备的运输效果。我们通过这样一个系统计算电导作为温度和施加到超导岛的门电压的函数。我们表明，运输的强烈影响的存在下的parafermionic零模式，导致在零温度下的零偏置电导量化的单位为$νe^2/h$独立于所施加的栅极电压。
2017-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Gate-tunable, superconductor-semiconductor parametric amplifier
本研究研制出以JoFET为有源元件的栅极可调超导体-半导体参量放大器，实现了2 GHz的谐振频率调谐范围，且在固定谐振频率下具备20 dB增益、4 MHz瞬时带宽与-125.5 dBm的1 dB压缩点。
2023-05-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Efficient Gating of Magnons by Proximity Superconductors
静电门控限制和控制集成电路中电子的传输。磁振子是磁序自旋波的量子，是有希望的替代信息载体，但难以选通。在这里，我们报告的超导条上的薄磁膜可以完全反射磁振子的反磁响应的磁振子杂散场。所引起的大的频率偏移单向地阻挡了垂直于磁化方向传播的磁振子。两个平行于磁化方向的超导门产生一个磁振腔。门控相干磁振子的选项增加了磁振子器件的功能，例如可重新编程的逻辑器件和增加与其他自由度的耦合。
2022-08-09 cond-mat.mes-hall
Probing proximity-induced superconductivity in bilayer graphene using gate-defined quantum dots
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
本研究利用栅极定义的量子点作为局部光谱探针，在双层石墨烯与超导NbSe2近邻化的全二维平台上探测到高达80微电子伏特的近邻诱导超导能隙，并发现其可延伸超过1微米，展示了可控的超导-量子点混合平台。
2026-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electrical Properties of Selective-Area-Grown Superconductor-Semiconductor Hybrid Structures on Silicon
我们提出了一种超导半导体材料系统，这是可扩展的和单片集成在硅衬底上。它使用在平面III-V缓冲层上选择性区域生长Al-InAs混合结构，直接生长在高电阻率硅衬底上。我们的特点是该材料系统在毫开尔文温度下的电性能，并观察到一个高的平均场效应迁移率$μ\approx 3200\,\mathrm{cm^2/Vs}$的InAs通道，和硬诱导超导能隙。约瑟夫森结表现出高界面传输，$\mathcal{T} \approx 0.75 $，栅极电压可调开关电流与临界电流和正常状态电阻，$I_{\mathrm{C}}R_{\mathrm{N}} \approx 83\,\mathrm{μV}$的产品，和多个Andreev反射的签名。这些结果为直接在硅上制造的可扩展和高相干栅极电压可调的transmon器件和其他超导-半导体混合器件铺平了道路。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Supercurrent and Conductance Quantization in a Superconducting Quantum Point Contact
研究了分裂栅超导体-二维电子-超导体（S-2DEG-S）约瑟夫森结中超导量子点接触（SQPC）的超导电流和电导的量子化.超电流和电导值作为栅极电压的函数逐步变化。我们观察到的第一个运输模式的发病都有助于超导和电导的SQPC。此外，超导和电导中的阶跃出现在相同的栅极电压值处。这表明，SQPC中的每种输运模式都对正常态电导和超电流都有贡献。
2004-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson Field-Effect Transistors Based on All-Metallic Al/Cu/Al Proximity Nanojunctions
我们展示了第一个\textit{all-metallic}介观超导正常金属超导体（SNS）场效应控制的约瑟夫森晶体管（SNS-FET），并显示其充分的表征从临界温度$T_c$下降到50 mK的存在下的电场和磁场。通过横向栅电极施加的电场抑制邻近感应超导体中的临界电流$I_s$的能力被证明为正的和负的栅极电压值。$I_s$抑制通常达到其初始值的约三分之一，在高栅极电压下饱和。我们的SNS-FET在100 mK时的电阻值高达100 nA/V。在基础物理方面，我们的结果表明，观察到的现象的基础上的机制是相当普遍的，并不依赖于一个真正的配对潜力的存在，而是超导相关的存在是足够的效果发生。在技术方面，我们的研究结果扩大了可用于实施全金属场效应晶体管的材料家族，以\textit{synthetic}邻近诱导超导体。
2019-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Signatures of Majorana fermions in hybrid superconductor-semiconductor nanowire devices
马约拉纳费米子是与它们自己的反粒子相同的粒子。理论上预测它们存在于拓扑超导体中。我们报告的电气测量InSb纳米线接触一个正常的（金）和一个超导电极（NbTiN）。栅极电压改变电子密度，并在正常和超导接触之间限定隧道势垒。在存在的磁场的顺序为100 mT，我们观察绑定，中间的间隙状态在零偏置电压。即使当磁场和栅极电压在相当大的范围内变化时，这些束缚态仍然固定为零偏置。我们的观察结果支持Majorana费米子在纳米线耦合到超导体的假设。
2012-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Gate controlled Majorana Zero Modes on 2D heterostructures
半整数电导，签名的马约拉纳边缘模式，最近已被观察到的量子反常霍尔绝缘体/超导体异质结构。本文分析了薄膜拓扑超导体中Majorana零模简并基态的门控可调控制方案。选通薄膜磁性拓扑绝缘体的顶表面控制栅极下方区域中的拓扑相位。转换的电压取决于栅极宽度，较窄的栅极需要较大的电压。需要微米量级的相对长的栅极，以防止末端模式的混合，并允许在低栅极电压下产生MZM。向T形和I形栅极施加电压将马约拉纳定位在它们的末端。该方案为实现拓扑量子计算中的量子门提供了一种简便的方法。
2018-07-08 cond-mat.mes-hall
Gate control of superconductivity in mesoscopic all-metallic devices
最近证明了通过施加控制栅极电压来调节基于Bardeen-Cooper-Schrieffer金属的介观器件的超导性质的可能性。尽管在不同的材料和几何形状上获得了一些实验证据，但尚未提供基于这种非常规效应的微观机制的描述。本文讨论了金属超导体中超导性的门控技术潜力，并对实验结果进行了修正，这些结果提供了关于这种效应可能的热起源的信息：首先，我们回顾了在高临界温度元素超导体（铌和钒）上进行的实验，并展示了如何利用基于这些材料的器件来实现基本的电子工具，如，e。例如，在一个实施例中，一种半波整流器。在第二部分中，我们讨论了门控效应的起源，通过显示栅极驱动的抑制在悬浮的钛丝的超电流，并通过提供热和电开关电流的概率分布之间的比较。此外，我们讨论了冷场发射的电子从门通过有限元模拟和比较的结果与实验数据。最后，所呈现的数据提供了关于门控效应的热起源的不可能性的强有力的指示。
2021-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Theory of scanning gate microscopy imaging of the supercurrent distribution in a planar Josephson junction
本文利用扫描门显微镜技术，从理论上研究了在垂直磁场作用下超导-正常-超导平面结中超导电流分布的映射。我们发现，如果结中的通量设置为接近夫琅和费图案的最大值，则约瑟夫森涡旋中排列的反向传播超电流的分布可以通过扫描探针尖端感应的临界电流的变化来映射。相反，当磁场将结驱动到夫琅和费模式中的超电流最小值时，超导相适应，并且尖端总是增加超电流。垂直的磁场导致约瑟夫森涡旋的形成，其高度透明的结的延伸取决于电流的流通方向。我们表明，这导致一个不对称的超电流分布在交界处，这可以通过扫描栅显微镜揭示。我们解释我们的研究结果的基础上的数值计算的短和长结的限制，并提供了一个现象学模型所观察到的现象。
2022-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Combining Topological Hardware and Topological Software: Color Code Quantum Computing with Topological Superconductor Networks
我们提出了一个可扩展的容错拓扑量子计算的架构，使用网络的电压控制的马约拉纳库珀对盒，和拓扑色码的错误校正。颜色码有一组横向门，这与基于马约拉纳的系统中的拓扑保护门的集合一致，即Clifford门。通过这种方式，我们建立色码提供了一个自然的设置，其中拓扑硬件提供的优势可以与成熟的容错量子计算的拓扑纠错软件所产生的优势相结合。我们提供了一个完整的描述，我们的架构，包括基本的物理成分。我们首先表明，在拓扑超导体网络中，六边形细胞可以用作物理量子比特的通用量子计算，并提出了实现拓扑保护的克利福德门的协议。这些六边形单元量子位允许通过魔态蒸馏直接实现具有无附属校验子读出和逻辑$T$门的开边界色码。为了具体起见，我们描述了如何使用Majorana库珀对盒网络来实现必要的操作，并给出了这种架构中纠错的可行性估计。我们的方法的动机是基于拓扑超导体的网络，但也可以实现在替代设置，如量子霍尔超导体混合。
2017-09-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gate-tunable Josephson diode effect in Rashba spin-orbit coupled quantum dot junctions
本文理论研究了磁场与Rashba自旋轨道耦合作用下超导量子点结中的约瑟夫森二极管效应，发现栅极电压可将整流系数调至70%，为超导器件设计提供新思路。
2024-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Voltage-tuned anomalous-metal to metal transition in hybrid Josephson junction arrays
本研究通过双层静电门控的混合半导体-超导体岛阵列，实现电压调控的相变，发现并表征了可连续调谐的反常金属相，其电阻率跨越三个数量级且受磁阻挫抑制。
2025-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Transport through superconductor/magnetic dot/superconductor structures
本文讨论了两个s波超导体通过一个小磁点的耦合。假设点充电能量与超导能隙$E_c\ll Δ$相比很小，并且点的矩是经典的，我们发展了一个简单的通过点的传输理论。磁点的存在将在超导能隙内以利用磁点的磁特性可调的能量定位Andreev束缚态。研究约瑟夫森耦合表明，通过改变量子点的磁矩或温度，可以通过简并二能级态将所构建的结从“0”调谐到“$π$“结.此外，它表明，磁点的细节，可以提取的次谐波结构的结的电流-电压特性。
2001-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anisotropic supercurrent due to inhomogeneous magnetization in ferromagnet/superconductor junctions
研究了非均匀磁结构的铁磁体与超导体耦合系统中的横向电荷和自旋直流超电流。这些横向超电流产生于非平凡的磁化结构。横向电荷超电流中的磁结构与反常霍尔效应中的磁结构有本质的不同，反映了超电流的无耗散性质。最后讨论了可能的候选磁结构以验证我们的预测。
2021-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconductor-semiconductor magnetic microswitch
本文介绍一种混合超导体--二维电子气微器件。其工作原理是基于抑制超导体-半导体界面处的Andreev反射，该反射是由放置在结构顶部的铁磁条产生的磁屏障引起的。器件开关的预测与字段高达一些mT和几GHz的工作频率，使其有前途的应用范围从微型开关和存储单元的磁场鉴别。
2006-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate-Assisted Phase Fluctuations in All-Metallic Josephson Junctions
门电极抑制纯金属系统中的超电流的发现缺少对起作用的机制的完整物理理解。在这里，我们研究这种减少在超导体正常金属超导约瑟夫森结的起源进行，在同一设备上，与正常金属的本地隧道光谱的栅极相关的开关概率的详细调查。我们表明，高能量的电子从门泄漏触发的临界电流的减少，这是伴随着一个重要的扩大的开关直方图。开关速率很好地描述了一个激活公式，包括一个额外的长期占罕见的高能量电子从栅极注入。从拟合中获得的电子速率与独立测量的漏电流显著一致。同时，通过排除过热情况的隧道光谱发现局部温度的可忽略不计的升高。
2021-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum interference in an interfacial superconductor
在复合氧化物铝酸镧（LAO）和钛酸锶（STO）之间的界面处形成的二维超导体具有几个有趣的特性，使其有别于传统的超导体。最值得注意的是，电场可以用来调整其临界温度（T $_c$），揭示了一个圆顶形的相图，让人想起高T $_c$超导体。到目前为止，氧化物界面的实验所测量的量只探测超导序参量的大小，而对它的相位不敏感。在这里，我们通过在LAO/STO接口实现第一个超导量子干涉器件（SQUID）来进行相敏测量。此外，我们开发了一种新的范例，用于创建超导电路元件，其中本地门使原位创建和控制的约瑟夫森结。这些门定义的SQUID是独特的，因为整个设备是由一个超导体与超导水库和弱连接之间的纯静电界面。我们补充我们的实验与数值模拟表明，这种界面超导体的超流密度低的结果在一个大的，栅极可控的SQUID的动力学电感。我们对强量子干涉的观察为理解氧化物界面处的超导性质开辟了一条新途径。
2016-07-13 cond-mat.mes-hall
Josephson coupling through one-dimensional ballistic channel in semiconductor-superconductor hybrid quantum point contacts
研究了由In $_{0.75}% $ Ga $_{0.25}$ As窄沟道与Nb邻近电极构成的超导量子点接触。窄沟道是在InGaAs/InAlAs/InP异质结的栅极安装收缩中形成的，该异质结承载二维电子气。当沟道开口随栅极变化时，约瑟夫森临界电流呈现出离散化的变化，该变化是由沟道中的横向动量的量化引起的。约瑟夫森临界电流的量子化持续到单通道制度，提供了一个明确的演示半导体-超导体混合约瑟夫森结只涉及一个单一的弹道通道。
2014-04-22 cond-mat.mes-hall
Decoherence of Majorana qubits by noisy gates
基于一维拓扑超导体中的马约拉纳费米子，我们提出并研究了一个拓扑量子比特消相干的现实模型。退相干的来源是电容耦合栅极上的波动电荷，由非相互作用的电子模拟。在此背景下，我们澄清了量子涨落和热涨落的作用，并发现量子涨落不会导致退相干，而热涨落会。我们明确地计算由于热噪声的衰减时间，并给出了在拓扑超导体和栅极温度的间隙大小的条件。基于这一结果，我们提供了简单的规则，栅极的几何形状和材料优化，以减少热电荷波动对栅极的负面影响。
2012-06-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Large-scale on-chip integration of gate-voltage addressable hybrid superconductor-semiconductor quantum wells field effect nano-switch arrays
本文提出并实验验证了一种大规模可扩展的栅极电压可寻址混合超导体-半导体场效应纳米开关阵列芯片，实现了144个Nb-In0.75Ga0.25As量子线结的片上集成与独立控制，为容错量子技术中的低温纳米电子电路发展提供了关键基础。
2023-07-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Majorana bound states and zero-bias conductance peaks in superconductor/semiconductor nanowire devices
理论研究表明在纳米线的末端出现了马约拉纳束缚态。已经执行了对所述概念的实验验证，例如，在其中超导能隙、自旋轨道耦合和外部磁场之间相互作用允许产生零能量束缚态的超导体/半导体纳米线器件中。最近的实验提出了一个拓扑相图的有效化学势的局部修改。我们讨论了这种可能性，使用半无限S/N结形式的实验系统的模型。我们计算的零偏置微分电导$G$的情况下的均匀系统，以及在存在的栅极电压。研究了系统中电导与有效能隙的关系。我们证明了$G$可以再现磁场-栅压参数空间中的拓扑相图。
2020-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Superconducting quantum point contact with split gates in the two dimensional LaAlO3/SrTiO3 superfluid
量子输运的标志性实验之一是观察GaAs/AlGaAs异质结中由分裂栅形成的点接触中的量子化电阻。在单一材料上进行，它们以理想的方式代表平衡库，这些平衡库仅通过具有一定透射系数的几个电子模式通道连接。在超导体中实现类似的实验条件一直是一个长期的目标，仅在常规超导金属的原子尺度机械可调断裂结中达到，但这里的费米波长如此之短，以至于它导致量子输运与原子轨道物理学的混合。在这里，我们首次证明了超导量子点接触（SQPC）的形成与分裂门技术在超导体中，利用独特的二维超流体在LaAlO3/SrTiO3（LAO/STO）界面的栅极可调谐性。当通过金属分裂门的作用调谐收缩时，我们确定了三种传输机制：（i）SQPC，其中超导电流仅由几个量子传输通道携带。(ii)超导岛与平衡库强耦合。(iii)具有弱耦合到库的离散谱的电荷岛。我们的实验证明了新一代介观全超导量子输运器件的可行性。
2017-10-02 cond-mat.mes-hall
Time scales for Majorana manipulation using Coulomb blockade in gate-controlled superconducting nanowires
我们数值计算的低能谱的门控超导拓扑纳米线分割成两个岛，每个约瑟夫森耦合到一个大块超导体。该装置可以容纳两对Majorana束缚态，为Majorana融合规则的检验提供了一个平台。我们分析之间的交叉（i）一个电荷占主导地位的制度，可用于初始化和读出的马约拉纳束缚态，（ii）一个单岛制度占主导地位的岛间马约拉纳耦合，（iii）约瑟夫森等离子体激元制度的大耦合到散装超导体，和（iv）一个制度的四个马约拉纳束缚态允许拓扑保护马约拉纳操纵。从能量谱中，我们得到了最近提出的融合规则测试协议的时间尺度的保守估计[arXiv：1511.05153]。我们还分析了分支纳米线结构的基本马约拉纳编织操作所需的步骤。
2016-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Gate-controlled supercurrent in epitaxial Al/InAs nanowires
超导纳米桥中的门控超电流（GCS）作为一种制造超导场效应晶体管的手段，最近引起了人们的关注。尽管在低功耗和高开关速度的应用中具有明显的优势，但场效应的微观机制仍在争论中。在这项工作中，我们实现了GCS的第一次在外延超导体，这是作为一个外壳上的InAs纳米线。我们表明，在外延铝层中的超电流可以切换到正常状态，通过施加$\simeq\pm$ 23 $\,$ V的底栅绝缘的纳米线的结晶hBN层。我们对GCS的温度和磁场依赖性的广泛研究表明，单独的热电子注入不能解释我们的实验结果。
2021-06-21 cond-mat.mes-hall
Superconductor-Nanowire Devices from Tunneling to the Multichannel Regime: Zero-Bias Oscillations and Magnetoconductance Crossover
我们提出了在超导纳米线器件与门控收缩形成量子点接触的运输测量。隧穿光谱中的零偏特性出现在有限的磁场中，并且作为磁场和栅极电压的函数在幅度上振荡并从零偏分离。观察到的交叉的磁导：磁场以上~ 0.5 T增强电导低电导（隧道）制度，但抑制电导高电导（多通道）制度。我们认为这些结果的背景下，马约拉纳零模式以及替代品，包括近藤效应和类似物的0.7结构的无序纳米线。
2013-03-11 cond-mat.mes-hall
Realizing Majorana zero mode with a stripe of \emph{ionized} and \emph{isolated} magnetic atoms on a \emph{layered} superconductor
有人提出，在超导体与螺旋磁体或超导体与铁磁体之间存在Rashba自旋-轨道耦合的线结，可以在线的两端产生Majorana零模（MZM）。然而，磁性原子和超导体之间需要强的磁交换耦合（约为超导体带宽的一半）才能获得MZM。在这里，我们设计的设备，以减少所需的磁交换耦合。在第一个方案中，我们覆盖了一个非常窄的$s$波超导线形成的单层膜或层状材料（如FeSe或FeSe单层SrTiO $_3$）与\emph{isolated}磁性原子。在我们的第二个方案中，我们在单层超导体或\emph{layered}超导体（如FeSe）上放置一条\emph{isolated}磁性\emph{ions}线。我们发现，在上述器件中，螺旋磁秩序将自发地发展，产生一个具有相当大的间隙（以上的父超导能隙的1/2）的一维$p$波拓扑超导体，即使是弱的磁交换耦合（小于1/10的带宽）。拓扑超导体在导线的端部具有MZM。
2019-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Synthesizing Majorana zero-energy modes in a periodically gated quantum wire
我们探索了一个方案，工程的一维无自旋p波超导体托管不成对的马约拉纳零能量模式，使用一个全电的设置与自旋轨道耦合量子线接近的s波超导体。通过采用周期性调制的Rashba相互作用来确保由单个自旋分裂能带所需的费米能级的交叉，所述Rashba相互作用由电子-电子相互作用和均匀的Dresselhaus相互作用辅助，在两个自旋轨道移动的费米点处打开间隙。虽然在混合超导体-半导体器件中的实现需要改进当今的能力，但是我们的方案的变体（其中自旋-轨道耦合冷费米子有效地邻近耦合到Feshbach分子的BEC储库）可以提供即用型平台。
2016-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Macroscopic Quantum Coherence in a Magnetic Nanoparticle Above the Surface of a Superconductor
我们研究了超导体表面上单畴粒子中磁矩的宏观量子隧穿。这样的设置允许人们操纵能垒的高度，保持基态的简并性。计算了超导体中的隧穿振幅和耗散效应。
2000-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Universal Quantum Computation with Hybrid Spin-Majorana Qubits
我们从理论上提出了一组作用于由量子点自旋量子比特和马约拉纳费米子量子比特耦合而成的混合量子比特的通用量子门。首先，我们考虑一个量子点与两个拓扑超导体的隧道耦合。有效的自旋-马约拉纳交换促进了混合CNOT门，其中任一量子位可以是控制或目标。第二种设置是拓扑超导体和量子点的模块化可扩展网络。由于相邻自旋量子位之间的交换相互作用，实现了作用于相邻马约拉纳量子位的CNOT门，并且消除了量子位间编织的必要性。在这两种设置中，自旋-马约拉纳交换相互作用允许相位门，作用于自旋或马约拉纳量子位，以及SWAP或混合SWAP门，其足以用于无需投影测量的通用量子计算。
2016-02-22 cond-mat.mes-hall
Quantized conductance doubling and hard gap in a two-dimensional semiconductor-superconductor heterostructure
将二维（2D）半导体异质结构耦合到超导体的前景开辟了新的研究和技术机会，包括介观超导性，可扩展超导电子学和新的物质拓扑状态中的基本问题。例如，实现拓扑物质的一种途径是将具有强自旋轨道相互作用的2D电子气（2DEG）耦合到s波超导体。先前沿着这些路线的努力受到界面无序和不稳定门控的阻碍。在这里，我们报告的测量可门InGaAs/InAs 2DEG图案化外延铝，产生多层器件与原子原始半导体和超导体之间的接口。利用表面栅形成量子点接触（QPC），在隧穿区发现了一个硬超导能隙，克服了二维超导体-半导体混合系统中的软能隙问题.当QPC处于开放状态时，我们在4e^2/h处观察到第一个电导平台，这与理论上对正常QPC超导体结构的预期一致。硬带隙超导体-超导体系统的实现提供了一种用于低耗散电子学和拓扑量子信息的可扩展多组分混合系统的制造方法。
2016-11-29 cond-mat.mes-hall
Aharonov-Bohm interference probing of chiral Andreev edge states via scanning gate microscopy
AGH University of Krakow（克拉科夫AGH科技大学）
本研究通过扫描门显微镜理论探测量子霍尔-超导体界面处手性Andreev边缘态，发现针尖局域势引起Aharonov-Bohm型电导振荡，且该干涉特征在无序下仍保持鲁棒性。
2026-09-24 cond-mat.mes-hall
Gate-dependent offset charge shifts and anharmonicity in gatemon qubits in the weak tunneling regime
Laboratory for Physical Sciences（物理科学实验室）；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）；Lincoln Laboratory, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院林肯实验室）；Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院电子研究实验室）
本文研究了弱隧道区门控量子比特中门控偏移电荷变化及非谐振性，通过分析双Andreev分支相互作用，揭示了电荷偏移对量子比特能谱和非谐振性的影响，并提出实验检测方法。
2026-04-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electrically tunable chiral Majorana edge modes in quantum anomalous Hall insulator-topological superconductor systems
从理论上提出了手征Majorana边缘模来进行潜在量子计算的编织操作。在这里，我们提出了一个计划，以调节基于量子反常霍尔绝缘体（QAHI）拓扑超导体异质结的手征马约拉纳费米子的轨迹。施加外部栅极电压的QAHI区域引入了一个动态的阶段，使传出的马约拉纳费米子可以显着地调整到不同的引线。的轨迹进行了机械分析和电气操纵表示的振荡传输系数与栅极电压。通过器件的优化，电导同样可以检测到周期性振荡，这意味着手性马约拉纳边缘模式的实验控制。此外，这种对无序具有鲁棒性的振荡周期也为观察QAHI边缘模的能量色散关系提供了一种可行的方法。此外，电导的振荡行为可以作为手征马约拉纳费米子存在的确凿证据，这可以通过实验得到证实。
2019-12-07 cond-mat.mes-hall
Gate reflectometry in a minimal Kitaev chain device
本研究利用栅极反射测量技术探测通过半导体-超导体混合段耦合的两个量子点，成功分辨电荷稳定性图并区分弹性共隧穿与交叉Andreev反射，验证了该方法在开态和闭合状态下均能捕获点间耦合与宇称动力学的关键特征。
2025-08-08 cond-mat.mes-hall
