論文の概要: Topological superconductor from superconducting topological surface
states and fault-tolerant quantum computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2003.11752v1
- Date: Thu, 26 Mar 2020 06:07:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-27 20:44:54.614690
- Title: Topological superconductor from superconducting topological surface
states and fault-tolerant quantum computing
- Title(参考訳): 超伝導トポロジカル表面状態からのトポロジカル超伝導体とフォールトトレラント量子コンピューティング
- Authors: Xi Luo, Yu-Ge Chen, Ziqiang Wang, Yue Yu
- Abstract要約: 広く信じられているキラル$p$波超流動は、$nu=frac52$分数量子ホール効果におけるムーア・リード状態である。
本稿では3D$s$-wave超伝導体表面における2Dキラル$p$-wave超伝導体を実現するための新しいメカニズムについて報告する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 6.394072140094434
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The chiral $p$-wave superconductor/superfluid in two dimensions (2D) is the
simplest and most robust system for topological quantum computation .
Candidates for such topological superconductors/superfluids in nature are very
rare. A widely believed chiral $p$-wave superfluid is the Moore-Read state in
the $\nu=\frac{5}2$ fractional quantum Hall effect, although experimental
evidence are not yet conclusive. Experimental realizations of chiral $p$-wave
superconductors using quantum anomalous Hall insulator-superconductor hybrid
structures have been controversial. Here we report a new mechanism for
realizing 2D chiral $p$-wave superconductors on the surface of 3D $s$-wave
superconductors that have a topological band structure and support
superconducting topological surface states (SC-TSS), such as the iron-based
superconductor Fe(Te,Se). We find that tunneling and pairing between the SC-TSS
on the top and bottom surfaces in a thin film or between two opposing surfaces
of two such superconductors can produce an emergent 2D time-reversal symmetry
breaking chiral topological superconductor. The topologically protected anyonic
vortices with Majorana zero modes as well as the chiral Majorana fermion edge
modes can be used as a platform for more advantageous non-abelian braiding
operations. We propose a novel device for the CNOT gate with six chiral
Majorana fermion edge modes, which paves the way for fault-tolerant universal
quantum computing.
- Abstract(参考訳): 2次元(2次元)のカイラル$p$-wave超伝導体/超流体は、トポロジカル量子計算の最も単純かつ最も堅牢なシステムである。
このような位相超伝導体や超流動の候補は非常に稀である。
広く信じられている「p$-wave superfluid」は、実験的な証拠はまだ確定していないが、$\nu=\frac{5}2$分数量子ホール効果のムーア読み状態である。
量子異常ホール-超伝導ハイブリッド構造を用いたキラル$p$波超伝導体の実験的実現は議論されている。
本稿では,鉄系超伝導体fe(te,se)などの超伝導表面状態(sc-tss)をサポートする3d$s$-wave超伝導体の表面上の2dキラル$p$-wave超伝導体を実現する新しいメカニズムについて述べる。
薄膜上面と下面のSC-TSS間のトンネルとペアリング,あるいは2つの超伝導体の対向する2つの面の間には,キラルトポロジカル超伝導体を破る2次元時間反転対称性が生じる。
マヨラナゼロモードとキラルマヨラナフェルミオンエッジモードを備えた位相的に保護されたエノニック渦は、より有利な非可換ブレイディング操作のプラットフォームとして使用できる。
本稿では,6つのキラルマヨラナフェミオンエッジモードを持つCNOTゲートの新たなデバイスを提案し,フォールトトレラントな普遍量子コンピューティングの道を開く。
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