Tervezett topologikus kvantum állapotok félvezető nanopálcákban

PhD típus: 
Fizikai Tudományok Doktori Iskola
Év: 
2017/2018
Munkahely neve: 
BME Fizika Tanszék
Munkahely címe: 
Budafoki út 6-8 1111 Budapest
Leírás: 

Kvantum számítógépek létrehozásának egyik nagy kihívása, hogy az információt tároló kvantum bitek megőrizzék koherenciájukat a számítási folyamatok során. A koherencia vesztés elleni küzdelemben egy új alternatívát kínálnak olyan topologikus védelemmel rendelkező kvantum állapotok, melyektől elméleti várakozások azt ígérik, hogy a szokásos dekoherencia effektusokra (mint pl. töltés fluktuációk) nem lesznek érzékenyek. Ilyen topologikus kvantum állapotokat például félvezető nanopálcák és szupravezetők kombinációjából felépülő nanoáramkörökben lehet létrehozni. Az elmúlt évek nagy kísérleti előrelépése volt, hogy sikerült ilyen un. Majorana Fermion állapotokat azonosítani mérésekben is. Majorana Fermionok alkalmasak bizonyos kvantum műveletek elvégzésére topologikus védelem mellett, de ahhoz hogy a védelem minden számítási alapműveletre kiterjedjen összetettebb állapotokra, ún. parafermionra van szükség. A területen folyó kutatások következő éveinek nagy kihívása, hogy lehet ilyen állapotokat létrehozni. Több elméleti javaslat született parafermionok megvalósítására, amik szupravezetők, 1 ill. 2D nanoanyagok és elektronok közötti taszításon alapulnak. Például ha két egymáshoz közel elhelyezett 1D félvezető InAs nanopálcát szupravezetővel összekapcsolunk, megfelelő feltételek mellett a szupravezető végén parafermionok létrejötte várható. A phd téma céljai, hogy

- a parafermionok létrehozásához szükséges építőköveket (spin-pálya kölcsönhatás, nemlokális Andreev- reflexió,…) megvizsgáljuk félvezető nanopálcákban,

- szupravezetővel csatolt dupla nanopálcákban keletkező új kvantum állapotokat hozzunk létre és vizsgáljuk azok topologikus természetét.

A doktori munka a BME Nanoelektronika csoportjában zajlik (http://nanoelectronics.physics.bme.hu/), ahol az új kvantum áramkörök létrehozásához szükséges szupravezető és félvezető nanoszerkezetek vizsgálatában sok éves tapasztalattal bíró csoporthoz lehet kapcsolódni.  A kutatás szoros együttműködésben zajlik több nemzetközi kutatócsoporttal.

 

Elvárások: 

Alapos szilárdtest fizikai ismeret, motiváció kísérleti munkára, angol nyelvtudás.

Állapot: 
Végleges
Témavezető
Név: 
Csonka Szabolcs
Email cím: 
csonka@mono.eik.bme.hu
Intézet: 
BME Fizika Intézet
Beosztás: 
docens
Tudományos fokozat: 
phd