物性物理学：平面ジョセフソン接合におけるトポロジカル超伝導の証拠

マヨラナゼロモードは、トポロジカル超伝導体間の境界に局在する準粒子状態であり、フォールトトレラントな量子コンピューティングの理想的な構成要素になると予想されている。超伝導体–半導体ナノワイヤーにおけるマヨラナゼロモードを実験的に示すものとして、臨界磁場を超える磁場においてトンネル分光測定によるゼロバイアスコンダクタンスピークの観測結果がいくつか報告されている。これに対し、二次元系では、平面ジョセフソン接合内にマヨラナチャネルを閉じ込めるという代替的方法が得られる。この接合では、超伝導リード間の位相差φが追加の調節手段となって、この系を位相バイアスのない系よりも低い磁場でトポロジカル相に向かわせると予測される。今回我々は、ヒ化インジウム上にアルミニウムを積層させたヘテロ構造で実現されたジョセフソン接合の端部において、トンネル分光測定によって位相依存性ゼロバイアスコンダクタンスピークを観測したことを報告する。接合をφ ≈ πまでバイアスすると、φ = 0に対して、ゼロバイアスピークが現れる臨界磁場が低くなった。このゼロエネルギー状態の位相依存性と磁場依存性は、有限サイズのジョセフソン接合におけるマヨラナゼロモードのモデルと一致している。今回のデバイスは、位相調節されたトポロジカル超伝導の実験的証拠を与えるだけでなく、超伝導量子電磁力学アーキテクチャーと両立させることができ、トポロジカル量子コンピューティングに必要な複雑な形状に拡張可能である。

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