非常规小超导体的新奇量子现象的实验研究

Ultrasmall superconductors exhibit novel properties that not found in the bulk superconductors. Mesoscopic chiral p-wave superconductors are expected to also host novel topological quantum states of matter， paving ways for microelectronics based future information technologies. In this regard, we have done ground breaking work on ultrasmall superconductors that opened a new direction in the superconductivity research. The proposed program will focus on the study of doubly connected ultrasmall superconductors and mesoscopic chiral p-wave superconductors. Key questions to be addressed include the nature of the destructive regime in doubly connected ultrasmall superconductors, the behavior of the accompanied quantum phase transition, other phenomena related to the sample topology, and the existence of the h/4e flux quantum vortices and the Majorana fermions, etc. Making use of our advantageous capability in the preparation of nanoscale superconductors, extending the preliminary results we have already obtained that showed the unexpected properties of ultrasmall superconductors, we propose to search for novel quantum phenomena and topological quantum states of matter in these systems through low temperature electrical transport, planar tunnel junction spectroscopy, and scanning tunneling microscope and scanning tunneling spectroscopy (STM/STS) measurements. We will also explore the development of novel quantum superconducting devices.

非常规小超导体，包括p波和双连通小超导体会显示出跟相应的块状超导材料完全不同的物理性质，为未来的信息技术的发展提供了新思路。我们在双连通和单连通准一维与准零维超导体及p波小超导体研究中的开创性工作近年来在国际上引导了一个新的超导研究方向。本项目将集中研究超小双连通超导体及p波Sr2RuO4小超导体 的拓扑性质。关键问题包括双连通超小超导体的破坏性区域，与此相关的量子相变、和其他与样品拓扑性质相关的量子现象，Sr2RuO4中半量子漩涡和 Majorana费米子的存在等。利用我们已经在纳米超导样品制备上的优势，扩展已经获得的初步结果－这些结果显示在超小超导体中会出现预想不到的性质，通过极低温电输送，平面结隧道效应，极低温扫描隧道电子显微镜（STM/STS）隧道效应和其他基本物性测量，我们将在非常规小超导体中寻找新量子现象和拓扑量子物态，并探索发展全新的超导量子器件。

本项目主要进行非常规小超导体研究，包括非常规p波和双连通小超导体会显示出跟相应的块状超导材料完全不同的物理性质，为未来的信息技术的发展提供了新思路。我们在双连通和单连通 准一维与准零维超导体及p波小超导体研究中的开创性工作近年来在国际上引导了一个新的超导研究方向。本项目将集中研究超小双连通超导体及p波 Sr2RuO4小超导体 的拓扑性质。关键问题包括双连通超小超导体的破坏性区域，与此相关的量子相变、和其他与样品拓扑性质相关的量子现 象，Sr2RuO4中半量子漩涡和 Majorana费米子的存在等。利用我们已经在纳米超导样品制备上的优势，扩展已经获得的初步结果－这些结果显示在 超小超导体中会出现预想不到的性质，通过极低温电输送，平面结隧道效应，极低温扫描隧道电子显微镜（STM/STS）隧道效应和其他基本物性测量，我们将 在非常规小超导体中寻找新量子现象和拓扑量子物态，并探索发展全新的超导量子器件。