《超導正常複合器件中的非局域相干特性》是依託北京大學，由危健擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超導正常複合器件中的非局域相干特性
- 依託單位：北京大學
- 項目負責人：危健
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
糾纏態是量子信息的關鍵。光子糾纏態已經實現，但是對於有質量的電子卻非常困難。一種方案是利用複合超導正常金屬器件，庫珀對可以拆對成為兩個自旋糾纏的電子，分別進入到兩個正常金屬電極中。上述這個過程即非局域安德烈耶夫反射（CAR），導致負的非局域電阻和正的電流關聯。但是在另一個非局域過程彈性共隧穿（EC）中電子從一個正常金屬隧穿過超導體到另外一個正常金屬中，導致正的非局域電阻和負的電流關聯。對於隧道結極限，理論上這兩種非局域過程取最低級近似後，對非局域電阻的貢獻互相抵消，但對電流關聯的貢獻不會抵消，因此研究噪聲關聯有一定優勢。進一步研究表明，在界面不是隧道結極限，以及考慮到小器件的庫倫相互作用等情況時，這兩種過程對非局域電阻的貢獻也不會完全抵消，通過調節各種參數還可以實現從CAR到EC的相互轉變。這一類參數調節實驗還處在初步階段，需要更多的實驗來進一步確認和理解電子糾纏態。
結題摘要
目前量子計算在凝聚態系統中的實現，是通過設計超導隧道結（約瑟夫森結）來製作量子比特。研究量子相干性的保持，尤其是非局域的量子關聯，能夠為量子計算的發展提供基礎支持。本項目採用小信號微分電阻，以及散粒噪聲等測量技術，來研究各種超導-正常金屬系統中的量子關聯，以及和自旋關聯最為直接對應的磁性隧道結系統等等。 我們在器件製作以及測量系統搭建方面積累了大量的經驗。通過自製的多傾角鍍膜系統，以及電子束曝光刻蝕，我們能夠通過氧化條件以及結面積來可控地製備亞微米的Al/AlOx/Al結。我們利用自製的低電壓噪聲低電流噪聲放大器搭建了小信號微分電阻測量系統以及散粒噪聲測量系統。為了能夠進一步提高信噪比，我們基於商用的ATF-34143高電子遷移率場效應管（HEMT）搭建了低溫放大器，並用自製的Al/AlOx/Al結進行了調較，在液氦溫度下2MHz處2kOhm輸入阻抗能夠達到 1 nV/sqrt Hz。我們還利用乾式稀釋制冷機和納米位移系統成功搭建了極低溫下的點接觸測量系統，最低溫度0.4 K以下，毫米移動範圍，來研究正常金屬和非常規超導體（比如實現拓撲量子計算的潛在系統）構成的微觀體系。 利用我們研究組自己搭建的性能優異的測量系統，我們在隧道結自旋關聯以及非傳統超導新奇特性等方面有重要的發現。其中一個方面是在晶態磁性隧道結體系中，發現其低頻磁噪聲並不是來源於傳統上的磁阻平衡態漲落，而是一種噪聲功率和自旋極化電流直接相關的，類似散粒噪聲的非平衡態漲落，而這種非平衡態是由於晶態隧道結體系對稱性過濾造成的自旋累積導致的，從而解決了這一懸疑問題；在雙勢壘的磁性雙結體系中，系統地觀測到了自旋關聯隨著外磁場以及溫度的變化，證實了法諾因子與偏壓無關，以及其反映了自旋關聯長度。第二個方面是利用自製的極低溫點接觸測量系統,針對p波手性超導體鍶釕氧, 我們做了系統的大量的測量,發現了類似鐵磁疇的規律,一定程度驗證了手性疇的存在。另外，我們報導了點接觸系統針尖誘導的外爾半金屬TaAs中的非常規超導電性。
