Manipulierung von 2D Supraleitung und Majorana Zuständen auf der Nanoskala

• Antragsteller: Dr. Felix Lüpke
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 511561801

Majorana-Zustände sind Quasi-Teilchen-Zustände von topologischen Supraleitern mit potenziellen Anwendungen im topologischen Quantencomputing. Raster-Sonden-Mikroskopie ist eine einzigartige Methode um Signaturen von lokalisierten Majorana-Zuständen auf einer Probenoberfläche auf der Nanoskala zu identifizieren. Bislang ist es jedoch noch nicht möglich über eine reine passive Beobachtung hinauszugehen und Majorana-Zustände aktiv im Raum zu manipulieren, obwohl dies eine Voraussetzung für mögliche Anwendungen ist. Ich beantrage nun eine Emmy Noether Nachwuchsgruppe die das Ziel hat die aktive Kontrolle von Majorana-Zuständen in einem Raster-Sonden-Mikroskop zu realisieren. Um dieses Ziel zu erreichen möchte ich van der Waals Heterostrukturen ausnutzen, welche es erlauben zweidimensionale topologische Supraleitung zu konstruieren und mit Gates zu kontrollieren. Ziel ist es eine direkte Kontrolle der Majorana-Zustände mit der Spitze des Raster-Sonden-Mikroskops erreichen, sodass ich Majorana-Zustände lokal erzeugen, vernichtet und fusionieren kann. Parallel plane ich die Lokalisierung eines Majorana-Zustands an der Spitze des Raster-Sonden-Mikroskops durch die Verwendung von topologisch supraleitenden Nanodrähten als Sonden-Spitzen. Dieser Ansatz erlaubt die Manipulierung des Majorana-Zustands an der Sonden-Spitze über einer Probenoberfläche, sodass dessen Interaktion mit Majorana-Zuständen auf der Probenoberfläche untersucht werden kann.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Großgeräte: STM control electronics
• Gerätegruppe: 5091 Rasterkraft-Mikroskope