Topologische Graphen-Multiterminal-Josephson-Kontakte

• Antragsteller: Professor Dr. Detlef Beckmann; Professor Dr. Wolfgang Belzig; Dr. Romain Danneau
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 467596333

Topologische Eigenschaften von Quantensystemen haben in der letzten Zeit erhebliche theoretische und experimentelle Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Nichttriviale topologische Eigenschaften folgen üblicherweise aus intrinsischen Materialeigenschaften, z. B. topologische Bandstrukturen in Materialien mit starker Spin-Bahn-Kopplung. Eine weitere Möglichkeit ist die Kombination verschiedener Materialien in Hybridstrukturen zur Erzeugung topologischer Bandstrukturen. Diese Implementierungen erfordern komplexe Materialien, die oft schwierig zu synthetisieren sind.Kürzlich wurde vorhergesagt, dass Multiterminal-Josephsonkontakte aus konventionellen Materialien topologisch nichttriviale Zustände in einer künstlichen Bandstruktur enthalten können, die über die makroskopischen Phasen der supraleitenden Kontakte gesteuert wird. Diese Systeme erlauben es, topologische Eigenschaften in situ durch externe Parameter zu steuern, und ermöglichen dadurch eine erhebliche Flexibilität für der Untersuchung von Topologie.Dieses Projekts ist eine experimentelle und theoretische Zusammenarbeit mit dem Ziel, künstliche Bandstrukturen in Multiterminal-Josephsonkontakten herzustellen und zu verstehen. Das Materialsystem der Wahl für unser Projekt sind Graphen-Supraleiter-Hybridstrukturen. Durch seine zweidimensionale Natur erlaubt Graphen volle Flexibilität des Designs, während seine intrinsisch hohe Qualität und Durchstimmbarkeit durch Gatterspannungen die Kontrolle ballistischen Transports bis hinunter zu einzelnen Quantenkanälen erlaubt. Daher ist Graphen ein hervorragender Kandidat für die Untersuchung topologischer Multiterminal-Josephsonkontakte. Wir planen, in einem minimalen System, einem Vierfach-Josephsonkontakt, topologische Andreevzustände über quantisierten nichtlokalen Leitwert und Mikrowellenspektroskopie nachzuweisen. Ein langfristiges Ziel ist die Simulation von Topologie in höheren Dimensionen in Graphen-Strukturen mit mehr als vier Kontakten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen