Majorana Fermionen und Parafermionen in Topologischen Isolatoren

• Antragsteller: Professor Dr. Laurens W. Molenkamp; Professor Dr. Björn Trauzettel
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 400711809

Topologische Isolatoren und topologische Supraleiter stellen eine neue Art von Quantenmaterialien dar, die im Volumen eine Bandlücke besitzen und an ihren Rändern metallische Oberflächenzustände vorweisen. Diese Oberflächenzustände sind besonders robust gegenüber externen Störungen.In diesem Projekt möchten wir neuartige und realisierbare Möglichkeiten erforschen, die Oberflächenzustände von topologischen Supraleitern – Majorana Fermionen und Parafermionen – eindeutig zu identifizieren und zu manipulieren. Majorana Fermionen und Parafermionen finden Anwendung in topologischen Quantencomputern.Das System unserer Wahl sind Bilagen aus Quanten Spin Hall Isolatoren in der unmittelbaren Nähe zu herkömmlichen s-Wellen Supraleitern. In diesen Nanostrukturen erwarten wir ein komplexes Zusammenspiel von Helizität, Coulomb Wechselwirkung, Unordnung und supraleitender Ordnung.Die Forschungsgruppen aus Basel und Würzburg, die dieses Projekt durchführen möchten, ergänzen sich in komplementärer Weise in Bezug auf die theoretische Expertise (Basel: Quantencomputing; Würzburg: Quantentransport) und die experimentelle Fähigkeit (in Würzburg) der eigentlichen Umsetzung dieser Ideen im Labor. Daher sind wir zuversichtlich, dass wir innerhalb dieses Konsortiums innovative Ideen entwickeln werden, um Majorana Fermionen und Parafermionen nach Belieben zu generieren und zu kontrollieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Partnerorganisation: Schweizerischer Nationalfonds (SNF)
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr. Jelena Klinovaja; Professor Dr. Daniel Loss