来自 Corbino 约瑟夫森结晶中的Andreev态的 solitonic Andreev 自旋量子比特

我们研究了二维电子气（2DEG）上以 Corbino 几何构成的约瑟夫森结晶中新型的 solitonic Andreev 束缚态（ABS）。该约瑟夫森结晶受弱磁通作用用，导致内盘和外环超导体之间产生 flux 失配。这种失配产生Josephson vortex（相位 solitonic），其将绑定非凡旋自旋但无电荷的 ABS，类似于Jackiw-Rebbi solitonic 态。通过相位偏置可外部控制约瑟夫森结晶中被捕获的 ABS 的位置。当 solitonic ABS 在结晶中来回 shuttle 时，2DEG 的自旋轨道耦合会引起其自旋的几何预cession。我们认为，这些 solitonic ABS 是一种天然的候选方案，构成一种新型的超导Andreev 自旋量子比特，称为 solitonic Andreev 自旋量子比特（SASQ），其融合了Andreev 自旋量子比特和几何自旋量子比特的特征。通过 solitonic shuttle 实现的 holonomic 单量子 SASQ 操作，使得量子比特 Bloch 球上的 SU(2) 轨迹能够密集覆盖。也分析了无序、非 holonomic SASQ 动力学以及量子比特操作的其他方面。