一维纳米线中Majorana费米子的验证方案及其与超导量子比特耦合的研究

项目名称： 一维纳米线中Majorana费米子的验证方案及其与超导量子比特耦合的研究

项目编号： No.11404156

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 张振涛

作者单位： 聊城大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 量子计算机是最近二十年世界各国科学家努力实现的目标。拓扑量子计算是一种可容错的量子计算，但是目前缺少适合的物理系统。有人预言一维纳米线中存在可做拓扑比特的Majorana费米子，但还没得到实验证实。本项目拟研究如何利用约瑟夫森结来验证Majorana费米子的存在。首先我们计算在约瑟夫森结两端有和无Majorana费米子时系统低能谱线对外界参数的依赖关系，然后分别研究两种情形下结的约瑟夫森效应随参数的变化规律，最后分析两者之间的差异。我们的研究可为检验纳米线系统中能否出现Majorana费米子提供可行的方案。本项目还将研究Majorana费米子构成的拓扑比特与超导量子比特的耦合。我们先计算出拓扑比特与超导相位比特、电荷比特耦合算符的矩阵元，然后探索如何调控耦合和测量拓扑比特状态。该研究有助于实现普适拓扑量子计算，并促进它与超导量子计算的融合。

中文关键词： 拓扑超导体；纳米线；拓扑量子计算；马约拉纳费米子；分数约瑟夫森效应

英文摘要： Quantum computer is one of the hottest topics in physics community. Its extraordinary computing capacity has encouraged many scientists to engage in how to make it. Topological quantum computation is a fault-tolerance computation model. However, there rar

英文关键词： topological superconductor；nanowire；topological quantum computation；Majorana Fermions；fractional Josephson effect