論文の概要: Broad nonlocal spectrum in the Pb-InSb hybrid three terminals for potential realization of Kitaev chains

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.10064v1
• Date: Sat, 11 Oct 2025 06:59:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-14 18:06:29.76179
• Title: Broad nonlocal spectrum in the Pb-InSb hybrid three terminals for potential realization of Kitaev chains
• Title（参考訳）: キタエフ鎖の潜在実現のためのPb-InSbハイブリッド3端子の広帯域非局所スペクトル
• Abstract要約: 本稿では,最初の3端子Pb-ハイブリドデバイスを提示し,このプラットフォーム上で非局所微分伝導分光を行う。 単項-二重項遷移を行う複数のAndreev束縛状態(ABS)を観察する。 非局所的なシグネチャのロバスト性はAl基デバイスの動作温度よりもはるかに高い温度(1K)まで持続する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.42554507224893
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Hybrid superconductor-semiconductor(SC-SM) nanowires remain one of the foremost platforms for engineering topological superconductivity and Majorana zero modes(MZMs) towards fault-tolerant topological qubits, especially with the rapid development of artificial Kitaev chains. In contrast to the widely used aluminum(Al)-based hybrids, lead(Pb) offers a bulk superconducting gap of ~1.4meV and a critical temperature of ~7.2K, giving rise to a proximity-induced gap that is roughly five times larger than that obtained with Al. Here we present the first three-terminal Pb-hybrid devices and perform nonlocal differential-conductance spectroscopy on this platform. The nonlocal measurement simultaneously resolves a dual-gap feature of the parent Pb gap and the large, hard, gate-tunable induced superconducting gap, distinguished by a switch between electron- and hole-like dissipation processes. Within the induced gap we observe several types of Andreev bound states(ABSs) that undergo singlet-doublet transitions. Moreover, by tuning gate voltages we achieve gate-controlled resonating sign reversals of the nonlocal conductance, identifying three distinct regimes that correspond to different configurations of quantum-dot(QD) resonances(single-resonance, double-resonance, and series-resonance). Finally, the coupling between ABSs and QDs also present and can be modulated from the weak- to strong-coupling limit, indicating the feasibility of realizing the artificial Kitaev chains. Crucially, the robust nonlocal signatures persist up to temperatures(~1K) far above the operating temperature of Al-based devices thanks to the unusually large induced gap, thereby widening the accessible parameter space greatly and underscoring the suitability of Pb-based hybrids for implementing warm temperature artificial Kitaev chains and the topological quantum devices protected by a substantially larger topological gap.
• Abstract（参考訳）: ハイブリッド超伝導体-半導体(SC-SM)ナノワイヤは, トポロジカル超伝導とマヨラナゼロモード(MZM)をフォールトトレラントなトポロジカル量子ビットへ向けた最前線の1つである。 広く使われているアルミニウム(Al)ベースのハイブリッドとは対照的に、鉛(Pb)はバルク超伝導ギャップ~1.4meV、臨界温度~7.2Kを提供し、Alの約5倍の近接誘起ギャップをもたらす。 ここでは、最初の3端子Pbハイブリッドデバイスを提示し、このプラットフォーム上で非局所微分伝導分光を行う。 非局所的な測定は、電子とホールのような散逸過程の切り替えによって区別される、親Pbギャップと、大きく、硬く、ゲート可変な誘導超伝導ギャップの二重ギャップ特性を同時に解決する。 誘導ギャップ内では、一重項-二重項遷移を行ういくつかのタイプのアンドリーフ境界状態(ABS)が観察される。 さらに、ゲート電圧をチューニングすることにより、非局所伝導のゲート制御された共振符号逆転を実現し、量子ドット(QD)共鳴(単一共振、二重共振、直列共振)の異なる構成に対応する3つの異なる状態を特定する。 最後に, ABSsとQDsの結合も存在し, 弱結合限界から強結合限界への変調が可能であり, 人工キタエフ鎖の実現の可能性を示している。 重要なことに、ロバストな非局所的なシグネチャは、異常に大きな誘導ギャップによりAl基デバイスの動作温度(~1K)よりもはるかに高い温度まで持続し、アクセス可能なパラメータ空間を大きく拡大し、温度の高い人工北エブ鎖と、かなり大きな位相ギャップで保護される位相量子デバイスを実装するためのPb系ハイブリッドの適合性を裏付ける。

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