従来にない界面超伝導体が量子コンピューティングに役立つ可能性(Unconventional interface superconductor could benefit quantum computing)

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2024-08-23 カリフォルニア大学リバーサイド校(UCR)

カリフォルニア大学リバーサイド校の研究チームが、新しい超伝導体材料を開発しました。この材料は量子コンピュータに利用できる可能性があり、「トポロジカル超伝導体」の候補とされています。研究者たちはトリゴナルテルルと金の薄膜から生成された表面状態超伝導体を組み合わせて、2次元のインターフェース超伝導体を作り出しました。このインターフェース超伝導体は、量子ビット(qubit)を作成するためのスピン量子ビットの可能性を示します。また、この新技術は、量子情報の損失を減らすことができ、よりスケーラブルで信頼性の高い量子コンピュータの開発に寄与する可能性があります。

<関連情報>

超伝導体-キラル物質のヘテロ構造におけるスピン活性界面と局所的に増強されたゼーマン場の特徴 Signatures of a spin-active interface and a locally enhanced Zeeman field in a superconductor-chiral material heterostructure

Cliff Chen, Jason Tran, Anthony McFadden, Raymond Simmonds, […], and Peng Wei
Science Advances  Published:23 Aug 2024
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.ado4875

従来にない界面超伝導体が量子コンピューティングに役立つ可能性(Unconventional interface superconductor could benefit quantum computing)

Abstract

A localized Zeeman field, intensified at heterostructure interfaces, could play a crucial role in a broad area including spintronics and unconventional superconductors. Conventionally, the generation of a local Zeeman field is achieved through magnetic exchange coupling with a magnetic material. However, magnetic elements often introduce defects, which could weaken or destroy superconductivity. Alternatively, the coupling between a superconductor with strong spin-orbit coupling and a nonmagnetic chiral material could serve as a promising approach to generate a spin-active interface. Here, we leverage an interface superconductor, namely, induced superconductivity in noble metal surface states, to probe the spin-active interface. Our results unveil an enhanced interface Zeeman field, which selectively closes the surface superconducting gap while preserving the bulk superconducting pairing. The chiral material, i.e., trigonal tellurium, also induces Andreev bound states (ABS) exhibiting spin polarization. The field dependence of ABS manifests a substantially enhanced interface Landé g-factor (geff ~ 12), thereby corroborating the enhanced interface Zeeman energy.

0402電気応用
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