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选择性生长的 Bi2Te3 纳米带的拓扑表面态中的量子传输
拓扑绝缘体的准一维纳米线是基于马约拉纳费米子的量子计算方案的超导混合架构的候选结构。本文研究了低温下选择性生长的 Bi 2 Te 3 拓扑绝缘体纳米带。纳米带定义在硅 (111) 衬底上深蚀刻的 Si 3 N 4 /SiO 2 纳米沟槽中，然后通过分子束外延进行选择性区域生长过程。选择性区域生长有利于提高器件质量，因为不需要进行后续制造来塑造纳米带。在这些无意 n 掺杂的 Bi 2 Te 3 拓扑绝缘体纳米带的扩散传输区域中，通过分析角度相关的通用电导波动谱来识别电子轨迹。当样品从垂直磁场方向倾斜到平行磁场方向时，这些高频电导调制与低频 Aharonov-Bohm 型振荡合并，后者源自沿纳米带周边的拓扑保护表面状态。对于 500 nm 宽的霍尔棒，在垂直磁场方向上可识别出低频 Shubnikov-de Haas 振荡。这揭示了一个拓扑、高迁移率、2D 传输通道，部分与材料本体分离。
擦除与超导体耦合的半导体量子点中的奇宇称态
量子点在 InSb 纳米线内以栅极定义，靠近 NbTiN 超导触点。随着点和超导体之间的耦合增加，传输中的奇宇称占据区域在诱导超导间隙上方和下方都变得不可辨别（被擦除）。在间隙上方，奇数库仑阻塞谷中的电导率增加，直到谷被抬起。在间隙下方，安德烈夫束缚态经历量子相变，变为奇数占有的 Kondo 屏蔽单重态基态。我们研究了在低偏置和高偏置下奇宇称状态的明显擦除在多大程度上一致。我们用数值重正化群模拟来补充实验。我们从 Kondo 屏蔽和超导之间的竞争的角度来解释结果。在擦除奇宇称机制中，量子点表现出类似于有限尺寸马约拉纳纳米线的传输特征，在偶奇点占据和偶奇一维子带占据之间形成相似性。
表面代码中的相干误差和读出误差
我们考虑了读出误差和相干误差（即确定性相位旋转）对表面代码的综合影响。我们使用一种最近开发的数值方法，通过将物理量子位映射到马约拉纳费米子。我们展示了如何在存在读出误差的情况下使用这种方法，在现象学层面上进行处理：完美的投影测量，可能记录错误的结果，以及多次重复的测量。我们发现这种错误组合的阈值，其错误率接近相应非相干错误通道（随机 Pauli-Z 和读出误差）的阈值。使用最坏情况保真度作为逻辑错误的度量，阈值错误率的值为 2.6%。低于阈值，扩大代码会导致逻辑级错误的相干性迅速丧失，但错误率高于相应非相干错误通道的错误率。我们还分别改变了相干和读出误差率，发现表面代码对相干误差比对读出误差更敏感。我们的工作将最近关于完美读出的相干误差的结果扩展到实验上更现实的情况，即读出误差也会发生的情况。
混合量子点/...中的自旋塞贝克效应
采用非平衡格林函数方法结合戴森方程技术，理论研究了与具有强自旋轨道相互作用的拓扑超导或半导体纳米线连接的量子点（QD）中的自旋塞贝克效应（SSE）特性。低温下，在拓扑超导或半导体纳米线末端制备马约拉纳零模（MZM），并以自旋相关的强度与QD杂化。我们认为QD在自旋热积累（SHA）的存在下耦合到两根引线，即引线中的温度自旋相关。我们发现，当QD与MZM中一个模式之间的杂化强度取决于电子自旋方向时，热电势就是自旋极化的，而通过改变SHA的大小可以有效地调节其自旋极化。通过适当改变 QD-MZM 杂化强度的自旋极化、SHA 的大小、点级或 MZM 之间的直接耦合，可以产生 100% 自旋极化或纯热能。我们的研究结果可能在高效自旋电子器件或 MZM 检测中得到实际应用，这些器件目前正在接受广泛研究。本模型在当前纳米技术的范围内，可用于高效自旋热电子器件。
强关联量子系统
1 简介：二次量子化、相互作用电子、哈伯德模型及其派生模型 1 横向磁场中的量子伊辛模型：通过 Jordan 1 Wigner、Fourier 和 Bogoliubov 变换的精确解。量子相变和临界性。有序与无序。对偶性。激发和畴壁。 1 纠缠熵：面积定律和对数发散。 3 半整数自旋链：海森堡反铁磁体、Lieb-Schultz-Mattis 1 定理、有序与无序、Goldstone 玻色子、Mermin-Wagner 定理、通过坐标 Bethe 假设的精确解。 4 整数自旋链：Haldane 猜想、Affleck-Kennedy-Tasaki-Lieb 模型、MPS（矩阵积态）和张量网络简介。无间隙边缘模式和对称保护拓扑序。 5 自由费米子系统的拓扑分类：拓扑绝缘体和超导体的周期表，Su-Schriefer-Heeger模型和Kitaev的量子线：拓扑简并和马约拉纳边缘模式。 6 高维自旋模型，自旋液体，规范理论和Kitaev的环面代码模型，拓扑序和任意子 还将有一个小组项目，可以选择为文献综述（例如量子霍尔效应，Levin-Wen弦网络模型，拓扑绝缘体，
![arXiv:2403.03457v2 [quant-ph] 2024 年 12 月 3 日](/simg/4\4b1110fa596557ef652d62c54e5e9adddfd93b11.webp)
arXiv:2403.03457v2 [quant-ph] 2024 年 12 月 3 日
在量子多体系统中，相互作用在信息扰乱的出现中起着至关重要的作用。当粒子在整个系统中相互作用时，它们之间的纠缠会导致量子信息快速而混乱地传播，通常通过海森堡图中算子尺寸的增长来探测。在这项研究中，我们探索当粒子仅通过一般空间维度中的单个杂质相互作用时，算子是否会发生扰乱，重点关注具有空间和时间随机跳跃的费米子系统。通过将算子的动力学与具有源项的对称排斥过程联系起来，我们证明了在调整三维费米子的相互作用强度时存在逃逸到扰乱的转变。作为比较，除非跳跃变得足够长距离，否则较低维度的系统已被证明会在任意弱的相互作用下扰乱。我们的预测通过每个站点具有单个马约拉纳费米子的布朗电路和具有较大局部希尔伯特空间维度的可解布朗 SYK 模型得到验证。这表明了具有空间和时间随机性的自由费米子系统的理论图像的普遍性。
CQSE 与 NCTS 联合研讨会
将二维材料（如石墨烯）与超导量子电路集成是寻找新型量子计算器件的一个新兴课题，因为它具有出色的导电性和二维门控特性。已经报道了一些关键的观察结果，例如门可调量子比特能量、拉比振荡和 36 纳秒（51 纳秒）尺度的量子比特弛豫时间 T1（失相时间 T2 ∗ ）[1]。拓扑材料由于其受拓扑保护的表面和边缘态可以作为承载超流的稳健通道，也是用于基于二维材料的量子计算器件的有希望的候选材料 [2-3]。此外，STS 结（S 为超导体，T 为拓扑材料）自然提供了一个探索与马约拉纳束缚态 (MBS) 相关的物理的平台。在本次演讲的第一部分，我将回顾这一领域，并介绍我们实验室中一些与二维腔集成的量子电路 [4]。另一方面，基于 3D 腔的超导量子比特具有允许在其组成约瑟夫森结上进行直流传输测量的优势。在本次演讲的第二部分，我将介绍我们最近在表征铜 3D 腔中的通量可调石墨烯量子电路方面的工作。
拓扑量子计算中的三元逻辑设计
量子计算机的运行速度比传统计算机快得多。它基于叠加原理工作。但由于退相干效应，量子态的叠加会因与环境的相互作用而遭到破坏。完全隔离一个量子系统以使其摆脱退相干是一个真正的挑战。这个问题可以通过使用物质的拓扑量子相来规避。这些相具有称为任意子的准粒子激发。任意子是电荷通量复合材料，表现出奇异的分数统计特性。当交换顺序很重要时，任意子被称为非阿贝尔任意子。拓扑超导体中的马约拉纳费米子和某些量子霍尔态中的准粒子是非阿贝尔任意子。这种物质的拓扑相具有基态简并性。两个或多个非阿贝尔任意子的融合可以导致多个任意子的叠加。拓扑量子门是通过非阿贝尔任意子的编织和融合来实现的。容错是通过任意子的拓扑自由度来实现的。这种自由度是非局部的，因此无法受到局部扰动的影响。本文讨论了拓扑量子比特的希尔伯特空间。简要给出了二元门的 Ising 和斐波那契任意子模型。三元逻辑门比二元逻辑门更紧凑，自然出现在一种称为元任意子的任意子模型中。元任意子的融合和编织矩阵的数学模型是重耦合理论的量子变形。我们提出，现有的量子三元算术门可以通过元任意子的编织和拓扑电荷测量来实现。
低温扫描探针显微镜（LTSPM）博士/博士后职位
• Sessi 等人，拓扑手性半金属 PdGa 两种对映体中手性相关的准粒子干涉。自然通讯 11 ，3507 (2020) https://doi.org/10.1038/s41467-020-17261-x • Zhang 等人，拓扑超导异质结构中的竞争能级。纳米快报 21 ，2758-2765，(2021)。https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c04648 • Chang 等人，SnTe/PbTe 单层横向异质结构中的涡旋取向铁电畴。先进材料，33 ，2102267 (2021)。 https://doi.org/10.1002/adma.202102267 • Küster 等人，将约瑟夫森超电流和 Shiba 态与非常规耦合到超导体的量子自旋关联起来。《自然通讯》12，1108 (2021)。https://doi.org/10.1038/s41467-021-21347-5 • Küster 等人，与超导凝聚态耦合的局部自旋之间的长距离和高度可调相互作用。《自然通讯》12，6722 (2021)。https://doi.org/10.1038/s41467-021-26802-x • Brinker 等人，原子制作的量子磁体的异常激发。《科学进展》8，eabi7291 (2022)。 DOI:10.1126/sciadv.abi7291 • Küster 等人，稀疏自旋链中的非马约拉纳模式接近超导体。美国国家科学院院刊 119，e2210589119 (2022)。https://doi.org/10.1073/pnas.2210589119 • Soldini 等人，二维 Shiba 晶格作为晶体拓扑超导的可能平台。自然物理学 19，1848–1854 (2023)。https://doi.org/10.1038/s41567-023-02104-5 • Wagner 等人，Designer-Supraleiter nehmen Form an。物理学家时代 (2024) https://doi.org/10.1002/piuz.202401701
PoS(LATTICE2022)029
经典蒙特卡罗采样技术中存在的符号问题阻碍了对量子色动力学 (QCD) 大夸克化学势区域的定量理解，例如与相对论重离子碰撞或中子和夸克星相关的区域。克服 QCD 符号问题的技术包括重新加权、马约拉纳算法和 Meron 簇算法、随机量化和复朗之万动力学、泰勒展开、解析延续以及路径变形和复化，有关最新综述，请参见参考文献 [ 2 , 3 ]。相反，量子计算和模拟技术不会受到符号问题的影响。它们通过直接量子模拟格点规范理论 (LGT)，为进入 QCD 相图的不可接近区域提供了一条有希望的途径，例如请参见参考文献 [ 1 , 4 – 15 ]。然而，热量子态（即混合量子态，而非纯量子态）对于量子计算机来说，是天真的“非自然”的，这使得热系统模拟成为一个广泛研究的领域，并通过多种技术进行了解决，例如，参见参考文献 [16-20]。量子计算热系统的一种有前途的途径是统计力学的热纯量子（TPQ）态公式 [21]。虽然最初开发时并没有考虑量子技术，但它为模拟有限温度和化学势下的量子系统提供了一条有前途的途径，使得人们能够仅从热力学极限下适当准备的单个纯态估计一大类可观测量的热期望值 [22,23]。正则 TPQ 态是从虚时间内演化的 Haar 随机态获得的 [21]，