Heterostructuren van supergeleidende 2D materialen als bouwstenen voor opkomende kwantumtechnologieën

Juncties van supergeleidende materialen liggen aan de basis van de nieuwste kwantumtechnologieën, in het bijzonder kwantumcomputers (nagestreefd door Google, IBM, Intel,...), met ongeziene mogelijkheden vergeleken met klassieke systemen. De benodigde kwantumcoherentie lijdt echter onder onzuiverheden en ruwheid bij de grensvlakken in de huidige juncties. Als oplossing worden kristallijne 2D materialen onderzocht als alternatieve bouwstenen voor supergeleidende juncties, omwille van hun hoge zuiverheid en atomair scherpe grensvlakken in hun heterostructuren. Een fundamenteel begrip van hoe supergeleiding beïnvloed wordt door het samenvoegen van verschillende 2D materialen ontbreekt echter. Daarom zal in dit project een nieuw ab initio kader worden ontwikkeld om supergeleiding in 2D heterostructuren volledig te karakteriseren, inclusief hybridisatie tussen de lagen en concurrerende kwantumtoestanden. Dit zal inzicht geven in belangrijke eigenschappen zoals de verdeling en kwantumtunneling van Cooper-paren in de junctie, die de kern vormen van qubit-toepassingen. Gemotiveerd door de recentste experimenten zullen zowel verticale als laterale juncties onderzocht worden, en geoptimaliseerd m.b.v. beschikbare vrijheidsgraden, zoals twist en stacking, een buffermateriaal in de junctie, en het tunen van de junctie d.m.v. gating en deformatie. Deze kennis is onmisbaar om de eigenschappen van qubits en kwantumoperaties gebaseerd op 2D supergeleiders op punt te stellen en te controleren.

Trefwoorden:2D MATERIALEN, HETEROSTRUCTUREN, SUPERGELEIDING, KWANTUMSYSTEMEN

Disciplines:Elektronische (transport)eigenschappen, Magnetisme en supergeleiding, Oppervlakten, interfaces, 2D-materialen, Kwantuminformatie, computatie en communicatie, Kwantumchemie