Nachweis der topologischen Supraleitung bei hohen Temperaturen in einer verdrehten Cuprat-Heterostruktur nahe 45°

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Nicola Poccia, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 492704387

Eine der wichtigsten Strategien zur Realisierung zukünftiger leistungsfähiger Quantencomputer ist der Einsatz von Hochtemperatursupraleitern als Basis neuartiger innovativer Hochtemperatur-Qubits. Eines der zentralen Herausforderungen für die Umsetzung dieser Bauelemente ist die Bereitstellung der dafür notwendigen langen Kohärenzzeiten, die erst eine verbesserte Leistungsfähigkeit der Qubits bei hohen Temperaturen gewährleistet. Wir schlagen daher vor, eine neue Generation von van-der-Waals-Heterostrukturen zu entwickeln, die aus atomar dünnen Bi2Sr2Can 1CunO2n+4 (mit n = 1,2,3) Kristalliten aufgebaut ist. Die dabei zum Einsatz kommenden Bi2Sr2Can-1CunO2n+4-Ebenen sind gegeneinander verdreht und bilden so Josephson-Kontakte. Wir werden sowohl die Messung der Strom-Phasen-Beziehung als auch die Bestimmung der Fraunhofer Muster, Shapiro Stufen und Wahrscheinlichkeitsverteilungen für die Schaltprozess des Stromes als Werkzeuge verwenden, um die grundlegenden Eigenschaften der vorgeschlagenen Van-der-Waals Heterostrukturen zu untersuchen und die Parameter der beteiligten Josephsonkontakte zu optimieren. Ein zentrales Ziel des vorgeschlagenen grundlagenorientierten Projektes ist die Entdeckung und Nutzung neuer topologischer supraleitender Zuständen und Phasen mit neuartigen Eigenschaften, die durch eine Josephson-Kopplung zwischen den Van-der-Waals-Schichten induziert werden. Eine wichtige Konsequenz der erwarteten topologischen supraleitenden Zustände ist, dass auch die Kohärenz von Cooper Paaren topologisch geschützt ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Evgeni Ilichev