半导体-超导体器件中的亚能隙态用于量子技术：安德烈夫量子比特和最小马约拉纳链
介观与纳米尺度物理
2024-10-03 v1 超导电性
摘要
近年来，实验进展使得对混合纳米超导结构中亚能隙束缚态性质的控制达到了前所未有的程度。这一研究由工程化亚能隙态用于量子应用的前景驱动，包括预测出现在超导体与其他材料（如拓扑绝缘体或半导体）界面处的马约拉纳零模。在本章中，我们回顾了在可控半导体-超导体异质结构中工程化量子器件领域的现状。我们以亚能隙态的简要介绍开始本章，重点是其数学表述。在利用Kitaev模型引入拓扑超导性之后，我们讨论了近年来寻找马约拉纳态的进展，强调了明确区分这些态与非拓扑亚能隙态的困难。近年来，通过自下而上的方法利用量子点精确工程化束缚态带来了前所未有的实验进展，包括基于量子点约瑟夫森结的安德烈夫量子比特的实验演示，以及由中间超导段的束缚态相干耦合两个量子点构成的最小Kitaev链。这些实验进展振兴了该领域，并帮助理解：远非劣势，亚能隙束缚态的存在可以被利用于新的量子比特设计和量子相干实验，包括基于马约拉纳的量子比特。
引用
@article{arxiv.2404.06592,
title = {Subgap states in semiconductor-superconductor devices for quantum technologies: Andreev qubits and minimal Majorana chains},
author = {Rubén Seoane Souto and Ramón Aguado},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.06592},
year = {2024}
}
备注
This is a preprint of a chapter to be published in "New Trends and Platforms for Quantum Technologies", edited by R. Aguado, R. Citro, M. Lewenstein, and M. Stern, 2024, Springer. Reproduced with permission of Springer Nature Switzerland AG. We will provide a link to the final authenticated version when available