Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

Skalerbare Quantum integrerte kretser på superledende todimensjonale Electron gass plattform

Published: August 2, 2019 doi: 10.3791/57818
Automatic Translation
1,2, 2, 2, 2, 2, 3, 4, 2,5, 2, 1, 1,2, 2
1Centre for Advanced Photonics and Electronics, Engineering Department, University of Cambridge, 2Department of Physics, Cavendish Laboratory, University of Cambridge, 3Department of Electronic and Electrical Engineering, University College London, 4Department of Materials Science and Metallurgy, University of Cambridge, 5Department of Electronic and Electrical Engineering, University of Sheffield

Summary

Quantum integrerte kretser (QICs) bestående av rekke Planar og ballistiske Josephson kryss (JJs) basert på i0,75ga0,25som TODIMENSJONAL elektron gass (2DEG) er demonstrert. To ulike metoder for fabrikasjon av de to-dimensjonale (2D) JJs og QICs diskuteres etterfulgt av demonstrasjon av Quantum transport målinger i sub-Kelvin temperaturer.

Abstract

For å danne en sammenhengende Quantum transport i hybrid superleder (S-SM) knutepunkter, er dannelsen av et homogen og barriere-fritt grensesnitt mellom to ulike materialer nødvendig. S-SM krysset med høy grensesnitt åpenhet vil da lette observasjonen av indusert hard superledende gap, som er nøkkelen kravet for å få tilgang til topologisk faser (TPs) og observasjon av eksotiske quasiparticles som Majorana null moduser (MZM) i hybride systemer. En materiell plattform som kan støtte observasjon av TPs og gjør det mulig å realisere kompleks og utvidet geometri, er derfor svært krevende i kvante bearbeidings-og databehandlings vitenskap og-teknologi. Her introduserer vi et to-dimensjonal materiale system og studerer nærhet indusert superledning i semiconducting todimensjonal elektron gass (2DEG) som er grunnlaget for en hybrid Quantum integrert krets (QIC). Den 2DEG er en 30 NM tykk i0,75ga0,25som Quantum brønnen som er begravd mellom to i0,75Al0,25som barrierer i en heterostructure. Niobium (NB) filmer brukes som superledende elektroder for å danne NB-i0,75ga0,25AS-NB Josephson veikryss (JJs) som er symmetrisk, Planar og ballistisk. To ulike tilnærminger ble brukt til å danne JJs og QICs. De lange knutepunktene ble fabrikkert photolithographically, men e-Beam litografi ble brukt for korte veikryss ' fabrikasjon. Den sammenhengende Quantum transport målinger som en funksjon av temperatur i nærvær/fravær av magnetiske felt B er diskutert. I både enheten fabrikasjon tilnærminger, nærhet indusert superledende egenskaper ble observert i i0,75ga0,25som 2DEG. Det ble funnet at e-Beam lithographically mønstret JJs av kortere lengder resultere i observasjon av indusert superledende gap ved mye høyere temperaturområder. Resultatene som er reproduserbar og ren tyder på at hybrid 2D JJs og QICs basert på i0,75ga0,25som Quantum Wells kan være en lovende materiale plattform for å realisere den virkelige komplekse og skalerbare elektroniske og fotoniske Quantum kretser og enheter.

Introduction

En Josephson Junction (JJ) er dannet av sandwiching et tynt lag av en ikke-superledende (normal) materiale mellom to superledere1. Ulike romanen Quantum elektroniske og fotoniske kretser og enheter kan bygges basert på JJs2,3,4,5,6,7,8, 9,10,11,12,13,14,15,16. Blant dem, JJs med halvledere som deres ikke-superledende (normal) del, eller superleder-Semiconductor-superleder (S-SM-S) JJs, har fått mye oppmerksomhet de siste årene etter påstått påvisning av eksotiske Majorana partikler med null elektriske ladninger i grensesnittet til en superleder og en semiconducting en-dimensjonal (1d) Nanowire17,18,19,20,21, 22. Nanowire-baserte hybrid enheter er begrenset til 1d geometri av Nanowire og fabrikasjon av Y og/eller T-strukturer ut av dem-et nødvendig krav for Majorana pyntebånd-er utfordrende22. Det fin innstiller av Nanowire ' kjemikalie muligheter, for komme til topologisk faser, behøver JJs med adskillige elektrostatisk portene hvilke anledninger temmelig mange utgaver inne innviklet apparat fabrikasjon ute av nanotråder. For å overkomme Skalerings problemene i 1d-ledninger, er to-dimensjonale (2D) Material plattformer svært ønskelig19,22.

Blant 2D materialer, de to-dimensjonale elektron gass (2DEG) plattform-former når elektroner er begrenset til et grensesnitt mellom to forskjellige materialer i en halvleder heterostructure-er den mest lovende kandidat22. Kombinasjonen av 2DEG med superledere og forming hybrid 2D JJs åpner en ny vei mot utviklingen av neste generasjons skalerbare Quantum systemer som topologisk Quantum prosessering og databehandling. De kan støtte fase sammenhengende Quantum transport, og nærhet indusert superledning med høy overføring sannsynlighet, som er grunnleggende krav for topologisk fase observasjon. I denne forbindelse viser vi en QIC på en chip som består av array av ballistisk 2D JJs som kan styres av 20 ledninger. Hvert veikryss har to NB-elektroder som den superledende delen og i0,75ga0,25som Quantum Wells i en semiconducting heterojunction som den normale delen. Platen kan lett mønstret for å danne komplekse strukturer og nettverksbaserte QICs.

Fordelene med i0,75ga0,25som 2DEG inkluderer: (i) relativt stor g-faktor, (II) sterk Rashba spin-Orbit kopling, (III) den lave elektron effektiv masse, og (IV) at Indium sammensetning kan stilles inn slik at dannelsen av JJs med høy grensesnitt åpenhet23,24,25. Platen kan dyrkes som en disk på opptil 10 cm dimeter, slik at fabrikasjon av tusenvis av hybrid 2D JJs og komplekse QICs nettverk så overvinne skalerbarhet utfordringene i disse Quantum enheter.

Vi diskuterer to ulike tilnærminger for enhet fabrikasjoner: for enhet 1, en krets som inkluderer åtte identiske og symmetriske JJs av 850 NM lengde og 4 μm bredder er mønstret av foto litografi23,24. Enheten 2 har åtte veikryss med ulik lengde. De har alle samme bredde på 3 μm. Den JJs er mønstret av e-Bam litografi25. Transport målingene ved temperaturområder under-Kelvin i fravær/tilstedeværelse av magnetfelt vil bli presentert. Den on-chip QICs består av array av 2D NB-in0,75ga0,25AS-NB JJs. De lange og korte veikryss måles i en fortynning kjøleskap med en base temperatur på 40 mK og væske 3han avkjølt kryostaten med en base temperatur på 300 MK, henholdsvis. Enheter er partisk med et AC-signal på 5 μV ved 70 Hz som er lagt til krysset DC spenning bias. En to-Terminal standard lock-in teknikken brukes til å måle enheten utgang AC-Current23,24,25.

Protocol

Merk: Semiconductor heterostructure og hybrid S-SM Josephson Junction fabrikasjon presenteres.

1. semiconducting heterostructure fabrikasjon

Merk: molekyl bjelken epitaxy (MBE) dyrket i0,75ga0,25som Quantum brønner brukes i denne studien23,24,25,26. Figur 1 viser sekvensen av atskilte lag:

  1. Rengjør en 500 μm tykk, 3-tommers semi-isolerende (001) GaAs substrat og fjern oksid laget i høy temperatur (over 200 ° c)26.
  2. Juster vekst temperaturen ved 580 ° c og Øk buffer laget i GaAs/AlAs/GaAs-filmer med tykkelser på 50/75/250 NM26.
  3. Rampe ned underlaget temperatur i 20 min og deretter vokse et steg-gradert buffer lag av InAlAs med 1300 NM tykkelse ved start substrat temperaturer T = 416, 390, 360, 341, 331 og 337 ° c26.
  4. Vokse en 30 NM tykk i0,75ga0,25som Quantum godt 2DEG på litt høyere substrat temperatur26.
  5. Dekk 2DEG Quantum godt med en 60 nm i0,75Al0,25som spacer, og deretter modulering dope den wafer av en 15 NM tykk av en n-type i0,75Al0,25AS. Dette vil sikre konduktans i mørket26.
  6. Grow en 45 nm i0,75Al0,25som lag etterfulgt av et cap lag av InGaAs med tykkelse på 2 NM26.
  7. Utfør måling av Shubnikov-de Haas svingninger og Hall effekt for å finne elektron tetthet (ns) og mobilitet (μe) ved temperatur T= 1,5 K26. Fra transport målingene ble det antatt at ns= 2.24 × 1011 (cm-2) og μe= 2,5 × 105 (cm2/vs) i mørket, men ns= 2.28 × 1011 (cm -2) og μe= 2.58 × 105 (cm2/vs) etter belysning.

2. to-dimensjonal Josephson Junction fabrikasjon

Merk: Her er fabrikasjon prosessen med hybrid QICs med to ulike tilnærminger diskuteres23,24,25. Enhet 1 med åtte identiske lange Josephson veikryss ble fabrikkert bare med noen få trinn av foto litografi behandling. Den andre enheten fabrikasjon prosedyren var lik enhet 1 opp til dannelsen av JJs som trinn e-Beam-litografi ble brukt.

  1. Skisser oppsettet for JJs og QIC-enheten, inkludert Mesa-og ohmsk-mønstre, ved hjelp av AutoCad-programvare25. Start tegningen ved å velge passende lag for å forme lag merkings menyen. Opprett et nytt lag fra format | Lag i AutoCAD programvare.
  2. Design og dikte den Foto litografi masken. Velg ønskede former og geometri fra panelmenyen i programvaren. Klikk på ønsket form av JJs (dvs. rektangler, firkanter) og skyv tegningsvinduet for å starte formen (Klikk på AutoCAD programvarehjelp menyen for mer informasjon).
  3. Mønster JJs og QICs design, etter å ha utviklet photoresist på wafer, og dikte opp Mesa strukturer for å fungere som den aktive regionen (det opphøyde området i figur 1) av Wet-etch i syre løsninger av H2så4: H2O2 : (1:8:1000)23,24,25. Skyll enheten i DI vann i 30 s og tørk med nitrogen gass.
  4. Sikre en etse dybde på ~ 150 NM ved DEKTAK Surface profiler23,24,25.
  5. Form ohmsk kontakter, for å gjøre elektrisk kontakt mellom metall og 2DEG, ved å spinne photoresist på toppen av kjeks og deretter eksponering for UV-lys gjennom en foto-maske. Utvikle motstå i MF-319 for 1 min. innskudd et tynt lag, mellom 50 NM og 100 NM gull/germanium/nikkel (AuGeNi) legering over motstå-mønstret sample23,24,25.
  6. Etse en \u2012 140 NM dyp grøft på toppen av den aktive regionen for å danne 2D JJs av enten photolithographically (enhet 1) eller e-Beam lithographically (enhet 2) mønstre og våt-etsing i syre beskrevet ovenfor (JJs bør dannes langt fra ohmsk kontakter, en avstand på > 100 μm, for å sikre at de normale elektroner fra denne delen ikke påvirker til Junction ' s Interfaces)23,24,25.
  7. Frese en \u2012130 NM superledende NB film å danne NB-in0,75ga0,25AS-NB JJs (ved DC magnetron sputtering i AR plasma),
  8. Depositum 10/50 NM tykke ti/au-filmer for elektriske kontakter og transport måling formål.
  9. Overføre og laste enheten på standard leadless chip carrier (LCC) ved hjelp av GE lakk, og gjøre de elektriske kontaktene mellom enheten og LCC pads ved hjelp av gull ledninger.
  10. Legg enhetene i en 3he kryostaten eller fortynning kjøleskap for transport målinger.

Representative Results

Figur 2 a viser bilde av skanning elektronmikroskop (SEM) på enheten 1. En Quantum krets med 20 elektriske ledninger kan sees. Designen gjør det mulig å måle en eller rekke JJs på en chip i ett kjøleskap nedkjøling. Den SEM bilde av en knutepunkt på krets av enhet 2, som ble fabrikkert av e-Beam litografi, er vist i figur 2b. Avstanden mellom to NB filmer på hver side av NB-in0,75ga0,25AS-NB junction er L= 550 NM på den korteste veien. Figur 2 c viser SEM-bildet av et knutepunkt for enhet 1-som er photolithographically fabrikkert. Her er de to NB-elektrodene adskilt av en avstand på L= 850 NM.

Den blondere-Tinkham-Klapwijk (BTK) teorien er en akseptabel modell for å beskrive Quantum transport i hybrid S-SM veikryss27. Påvirkningen av superleder ordre parametre i semiconducting 2DEG resulterer i en ikke-lineær differensial konduktans. Ved lave temperaturer, er det to mulige refleksjon mekanismer på NB-in0,75ga0,25som Interfaces: normal refleksjon som forårsaker ingen ladning overføring gjennom grensesnittet og Andreev refleksjoner, som overfører to lade Quanta 2e, med retroreflection av et hull23,24,25. Som superledende kondensat består av Spin singlet Cooper parene, det reflekterte hullet har motsatt spin som innkommende elektron. Tegneserie skjema av disse to prosessene er vist i Figur 3a, b, henholdsvis28.

Hvis grensesnittet mellom NB og i0,75ga0,25som kontakt ikke er transparent, er det sameksistens mellom både normale og Andreev reflekterte elektroner. Dermed motstanden øker og en null-bias Peak i gapet dannes. En slik in-gap topp i dV/di (VSD) er ikke observert i våre veikryss. Men for en homogen og barriere gratis (Z= 0) grensesnitt mellom NB film og i0,75ga0,25som kontakt, alle hendelsen elektroner gjennomgår Andreev refleksjon. I en slik tilstand, er en overflødig strøm ieks dannet i krysset på grunn av sammenhenger av elektron-og Hole-like quasiparticles. Derfor er differensial motstanden i gapet redusert og en flat U-form DIP i dV/di (VSD) er observert. Ifølge BTK modell, kan det utledes at ingen Tunneling barriere dannet ved NB-in0,75ga0,25som grensesnitt av begge enhetene. Derfor er barriere styrken anslått til å være Z < 0,2 i våre veikryss23,24,25.

På grunn av nærhet effekt, indusert gap på ca Δind ≈ 100 μeV, og 650 μeV måles i henholdsvis enheter 1 og 2. Temperatur avhengigheten indusert superledende gap med uttalt subharmonic energi gap strukturer (SGS) topper og dips for enhet 1 er vist i Figur 4a. De flere Andreev refleksjoner (MAR) på grensesnittene til NB-in0,75ga0,25som Junction resultere i observasjon av SGS i differensial konduktans. Ved laveste målte temperatur T= 50 MK (rød kurve), SGS vises med tre topper (navngitt som P1, P2 og P3) og tre dips (navngitt som D1, D2 og D3). Temperaturen utviklingen av toppene og dips på grunn av undertrykkelse av indusert superledning med temperaturøkning er vist i Figur 4b. SGS peak posisjoner adlyde uttrykket V = 2Δ/ne (Δ er NB gap energi, n = 1, 2, 3,... er et heltall, og e er elektron ladningen): P1, P2, P3 og P4 posisjoner tilsvarer omtrent 2Δ/3e, 2Δ/4e, 2Δ/6e og indusert gap kanten, men DIP posisjoner ikke følger uttrykket. Alle funksjoner er betydelig temperatur avhengig, og den sterkeste (svakeste) SGS topper (dips) er observert ved T= 50 mk (800 MK). Det er verdt å nevne at selv ved temperaturer over T= 500 MK der supercurrent kan ikke lenger bli sett, er SGS observert, men det forsvinner på T> 800 MK-når indusert superledning er vasket ut.

For denne apparat med oppstille av åtte 2D JJs, inne 4 ute av 7 knutepunktene, en hard-indusert superledende hullet inne inne0,75ga0,25idet 2DEG var grunnlegge23,24. Imidlertid viste tre veikryss en soft gap signatur og verken en hard-eller en soft-gap struktur ble observert for det siste krysset på grunn av en wire kontakt svikt mellom enheten og puten.

Superledende gap som en funksjon av anvendt VSD spenning og temperatur på enhet 2 er vist i figur 5a. Denne enheten ble målt ved en 3he kryostaten med base temperatur på T= 280 MK. Temperatur og magnetfelt dependences transport målinger av enhet 2 viser ikke noen tegn på in-gap eller sub-gap svingninger som er observert for enhet 1 (se figur 5a, b). Dette kan skyldes Pil-formet geometri i krysset som kan føre til ødeleggende forstyrrelser i MAR. Slike funksjoner kan vises i differensial konduktans hvis enheten måles ved mye lavere temperaturer (fortynning kjøleskap base temperatur). Den induserte gapet er undertrykt og beveget seg mot null spenning bias og deres amplituder avta med ytterligere økning av anvendt temperatur og magnetfelt.

Figure 1
Figur 1 . I0,75ga0,25AS/i0,75Al0,25AS/GaAs heterostructure. Den Skjematisk visning av heterojunction der en i0,75ga0,25som Quantum brønn med 30 NM tykkelse er dannet \u2012120 NM under wafer overflaten. NB ble brukt som superledende kontakter (vist i svart) for å danne en hybrid og ballistisk NB-i0,75ga0,25som 2DEG-NB Josephson Junction. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2 : On-chip hybrid superledende-semiconducting Quantum kretser. (a) SEM bilde av QICs enheten viser en topp utsikt over en Quantum krets med 20 kontroll ledninger, og 8 Planar og symmetrisk JJs på en chip. Den SEM bilde av NB-in0,75ga0,25AS-NB JJs med en i0,75ga0,25som 2DEG gap lengde L= 550 NM og 850 NM for e-Beam lithographically (b) og photolithographically (c) fremstille veikryss . Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3 . Normal og Andreev Reflections i hybrid superledende-semiconducting veikryss. (a) speilende utheving quasiparticle refleksjon uten lading overføring gjennom grensesnittet. (b) Andreev refleksjon mens innkommende elektron gjenspeiles som et hull i motsatt spin sub-band og overføre 2e lade inn superledende elektrode. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4 . Indusert superledning og SGS i i0,75ga0,25som Quantum Wells i photolithographically fabrikkert knutepunkt. (a) temperatur avhengighet indusert superledende gap med uttalt SGS topper på grunn av flere Andreev refleksjoner. SGS og indusert gap kanten topper, er merket med P1 til P4 mens SGS dips er merket med D1 til D3. (b) SGS Peaks og dips vist i (a) som en funksjon av temperatur. SGS er undertrykt betydelig på T≫ 400 MK fører til et skifte mot null bias. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 5
Figur 5 . Temperatur og magnetfelt avhengighet av indusert superledning i e-Beam lithographically fremstille veikryss. (a) indusert superledende gap kontra anvendt kilde-avløp spenning VSD ved temperaturer mellom 300 MK og 1,5 K. Kurvene er vertikalt forskjøvet for klarhet. (b) fargekodet differensial motstand som en funksjon av VSD og vinkelrett magnetfelt på T= 300 MK. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Discussion

On-chip QICs bestående av en rekke JJs basert på superledende Indium Gallium arsenide (i0,75ga0,25AS) Quantum brønner ble demonstrert. To viktige utfordringer med hybrid S-SM materielle systemer som skalerbarhet og grensesnitt åpenhet ble adressert. To kritiske trinn klynking protokollen, inkludert veksten av høy kvalitet og høy mobilitet i0,75ga0,25som todimensjonal elektron gass i semiconducting heterostructures og nærhet indusert superledning i 2DEG var diskutert23,24,25.

Vekst av i0,75ga0,25som med trinn-gradert buffer lag i GaAs substrat og også dannelsen av homogene og barriere-frie grensesnitt mellom superleder og halvleder er et avgjørende skritt i en slik hybrid 2D Quantum krets Utvikling. Det ble demonstrert at med forsiktig etsing freste superledende filmen kan gjøre svært transparente kontakter til i0,75ga0,25som Quantum brønner som resulterer i påvisning av indusert superledende gap i halvledere23 , 24 priser og , 25på.

Betydningen med hensyn til eksisterende metoder er at den presenterte teknikken for 2D hybrid JJs og krets realisering ikke krever InSitu deponering av superleder på halvledere i en MBE kammer etter halvleder veksten har vært fullført23,24,25. Den andre betydningen er at heterostructure wafer kan dyrkes som et skrivebord på opp til 10 cm diameter, slik at fabrikasjon av tusenvis av hybrid 2D veikryss og kretser, så overvinne skalerbarhet utfordringene i hybrid S-SM Quantum kretser og enheter 22 av , 23 andre , 24 priser og , 25på.

Den indusert superledning i Quantum brønner, SGS på differensial konduktans av 2D veikryss, og fase sammenhengende ballistisk Quantum transport målt i våre veikryss sterkt tyder på at hybrid 2D veikryss og kretser basert på superledende i 0,75 for alle Ga0,25som 2DEG råd til lovende materiale system for skalerbar Quantum prosessering og datateknologi. Vår tilnærming kan åpne en ny vei mot Quantum teknologi og hjelper bane vei for utvikling av on-chip topologisk Quantum kretser for å realisere den neste generasjonen av Quantum prosessorer23,24,25.

Disclosures

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

Forfatterne erkjenner økonomisk støtte fra EPSRC, gi MQIC.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
CompactDAQ Chassis National Instruments NI cDAC-9178
DSP Lock-in Amplifier AMETEK 7265 190284-A-MNL-C
Dilution refrigerator Blueforce Buttom loaded fridge
Dilution refrigerator Oxford KelvinoxMX40 Wet-fridge
Diamond scriber MICROTEC Karl Suss HR 100
Dektak Surface Profilometer Veeco 3ST
Evaporator Edwards AUTO 306
Evaporator Edwards Coating system E306A
3He Cryostat Oxford
 Photoresist Spinner Headway Research Inc.  EC101DT-R790 
Matlab
Mask Aligner Karl Suss MJB 3
Source meter Keithley  2614B
Semiconducting heterostructure MBE Veeco  Gen III system MBE Grown wafers
Wire Bonder K&S  4524

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Josephson, B. D. Possible new effects in superconductive tunneling. Physics Letters. 1, 251-253 (1962).
  2. Mukhanov, O. A. Energy-efficient single flux quantum technology. IEEE Transaction on Applied Superconductivity. 21, 760-769 (2011).
  3. Tsujimoto, M., et al. Broadly Tunable Subterahertz Emission from Internal Branches of the Current-Voltage Characteristics of Superconducting Bi2Sr2CaCu2O8+δ Single Crystals. Physical Review Letters. 108 (10), 1-5 (2012).
  4. Delfanazari, K., et al. Effect of Bias Electrode Position on Terahertz Radiation from Pentagonal Mesas of Superconducting Bi2Sr2CaCu2O8+d. IEEE Transaction Terahertz Science and Technology. 5 (3), 505-511 (2015).
  5. Delfanazari, K., et al. Terahertz Oscillating Devices Based upon the Intrinsic Josephson Junctions in a High Temperature Superconductor. Journal of Infrared, Millimeter, Terahertz Waves. 35 (1), 131-146 (2014).
  6. Delfanazari, K., et al. Tunable Terahertz Emission from the Intrinsic Josephson Junctions in Acute Isosceles Triangular Bi2Sr2CaCu2O8+δ Mesas. Optics Express. 21 (2), 2171-2184 (2013).
  7. Delfanazari, K., et al. Study of Coherent and Continuous Terahertz Wave Emission in Equilateral Triangular Mesas of Superconducting Bi2Sr2CaCu2O8+δ intrinsic Josephson Junctions. Physica C Superconductivity and its Application. 491, 16-19 (2013).
  8. Kashiwagi, T., et al. High Temperature Superconductor Terahertz Emitters: Fundamental Physics and Its Applications. Japanese Journal of Applied Physics. 51 (1), 1-14 (2012).
  9. Klemm, R. A., et al. Modeling the Electromagnetic Cavity Mode Contributions to the THz Emission from Triangular Bi2Sr2CaCu2O8+δ mesas. Physica C Superconductivity and its Application. 491, 30-34 (2013).
  10. Cerkoney, D. P., et al. Cavity Mode Enhancement of Terahertz Emission from Equilateral Triangular Microstrip Antennas of the High- Tcsuperconductor Bi2Sr2CaCu2O8+δ. Journal of Physics: Condensed Matter. 29 (1), 15601 (2017).
  11. Sand-Jespersen, T., et al. Kondo-Enhanced Andreev Tunneling in InAs Nanowire Quantum Dots. Physical Review Letters. 99, 126603 (2007).
  12. Herr, Q. P., et al. Reproducible operating margins on a 72800-device digital superconducting chip. Superconductor Science and Technology. 28, 124003 (2015).
  13. Van Dam, J. A., Nazarov, Y. V., Bakkers, E. P. A. M., Franceschi, S. D., Kouwenhoven, L. P. Supercurrent reversal in quantum dots. Nature. 442, 667-670 (2006).
  14. Giazotto, F., et al. A Josephson Quantum Electron Pump. Nature Physics. 7, 857-861 (2011).
  15. Cybart, S. A., et al. Large voltage modulation in magnetic field sensors from two dimensional arrays of YBaCuO nano Josephson junctions. Applied Physics Letters. 104, 062601 (2014).
  16. Kalhor, S., Ghanaatshoar, M., Kashiwagi, T., Kadowaki, K., Kelly, M. J., Delfanazari, K. Thermal Tuning of High- Tc Superconducting Bi2Sr2CaCu2O8+δ Terahertz Metamaterial. IEEE Photonics Journal. 9 (5), 1-8 (2017).
  17. Mourik, V., et al. Signatures of Majorana fermions in hybrid superconductor-semiconductor nanowire devices. Science. 336, 1003-1007 (2012).
  18. Chang, W., et al. Hard gap in epitaxial semiconductor-superconductor nanowires. Nature Nanotechnology. 10, 1038 (2014).
  19. Rokhinson, L. P., Liu, X., Furdyna, J. K. The fractional ac. Josephson effect in a semiconductor-superconductor nanowire as a signature of Majorana particles. Nature Physics. 8, 795-799 (2012).
  20. Deng, M. T., et al. Majorana bound state in a coupled quantum-dot hybrid-nanowire system. Science. 354, 1557-1562 (2016).
  21. Gül, Ö, et al. Hard Superconducting Gap in InSb Nanowires. Nano Letters. 17 (4), 2690-2696 (2017).
  22. Nichele, F., et al. Scaling of Majorana Zero-Bias Conductance Peaks. Physical Review Letters. 119, 136803 (2017).
  23. Delfanazari, K., et al. On Chip Andreev Devices: hard Gap and Quantum Transport in Ballistic Nb-In0.75Ga0.25As quantum well-Nb Josephson junctions. Advanced Materials. 29, 1701836 (2017).
  24. Delfanazari, K., et al. Induced superconductivity in indium gallium arsenide quantum well. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 459, 282-284 (2018).
  25. Delfanazari, K., et al. On-chip hybrid Superconducting-Semiconducting Quantum Circuit. IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 28, 4 (2018).
  26. Chen, C., et al. Growth variations and scattering mechanisms in metamorphic In0.75Ga0.25As/In0.75Al0.25As quantum wells grown by molecular beam epitaxy. Journal of Crystal Growth. 425, 70-75 (2015).
  27. Blonder, G. E., Tinkham, M., Klapwijk, T. M. Transition from metallic to tunneling regimes in superconducting micro-constrictions: Excess current, charge imbalance, and supercurrent conversion. Physical Review B. 25, 4515 (1982).
  28. Beenakker, C. W. J. Random-matrix theory of quantum transport. Review Modern Physics. 69, 731 (1997).

Tags

Engineering todimensjonal Josephson veikryss Quantum prosessering Quantum integrerte kretser hybrid superleder enheter topologisk superledning Majorana enheter
Skalerbare Quantum integrerte kretser på superledende todimensjonale Electron gass plattform
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Delfanazari, K., Ma, P., Puddy, R.,… More

Delfanazari, K., Ma, P., Puddy, R., Yi, T., Cao, M., Gul, Y., Richardson, C. L., Farrer, I., Ritchie, D., Joyce, H. J., Kelly, M. J., Smith, C. G. Scalable Quantum Integrated Circuits on Superconducting Two-Dimensional Electron Gas Platform. J. Vis. Exp. (150), e57818, doi:10.3791/57818 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter