شماره ركورد
25017
شماره راهنما
PHY3 172
عنوان
بررسي نظري و كاربردهاي فناوري پديدههاي بديع مرتبط با ابررسانايي
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
فيزيك - فيزيك ماده چگال
دانشكده
علوم
تاريخ دفاع
1404/06/29
صفحه شمار
138 ص.
استاد راهنما
حشمت اله ياوري
كليدواژه فارسي
ابررسانا , نيم رسانا , درهم تنيدگي , ابررساناي توپولوژيك , محاسبات كوانتومي
چكيده فارسي
ابررسانايي، يك پديده كوانتومي ماكروسكوپيك با مقاومت الكتريكي صفر و دفع ميدان مغناطيسي است
كه نويدبخش پيشرفت هاي چشم گيري در فناوري و صنعت مي باشد. اين رساله كاربردهاي متنوع مواد
ابررسانا را بررسي مي كند و به ويژگي هاي بنيادي آن ها و روش هاي نوآورانه اي كه مي توان از طريق آن ها
به اهدافي در زمينه هاي گوناگون، مانند علم اطلاعات كوانتومي، الكترونيك پيشرفته و زيرساخت هاي
انرژي دست يافت، مي پردازد.
يكي از جنبه هاي حياتي براي بهره برداري از ابررسانايي در فناوري هاي پيش رو، درك و كنترل پديده هاي
كوانتومي در دستگاه هاي تركيبي است. تحقيقات اخير، كه مطالعه بر روي ساختارهاي ناهمگون ابررسانا-
نيم رسانا نمونه اي از آن است، پتانسيل توليد جفت فوتون هاي درهم تنيده را كه عنصر حياتي براي
محاسبات كوانتومي هستند، برجسته مي كند. جفت شدگي اسپين-مدار، به طور قابل توجهي بر خلوص
اين حالت هاي درهم تنيده تأثير مي گذارد و نشان مي دهد كه چگونه تركيب مواد مختلف مي تواند به دقت
براي بهينه سازي منابع نور كوانتومي براي كاربردهاي صنعتي تنظيم شود. در اين پژوهش نشان مي دهيم
كه جفت شدگي اسپين يك تايي نقش مهمي در تقويت توليد جفت هاي درهم تنيده ايفا مي كند و به طور
خاص، در حالت مخلوط، موج s+ pبالاترين خلوص را در θ = 0, πدارد. براي حالت يك تايي خالص،
بالاترين خلوص براي جفت شدگي موج- sمتعارف به دست مي آيد. همچنين، جفت شدگي سه تايي خالص
داراي حداكثر خلوص فوتون هاي درهم تنيده در φ = 0, πبراي اندازه برابري از جفت شدگي هاي راشبا
و درسل هاوس مي باشد.
علاوه بر اين، مقاومت ابررساناهاي توپولوژيك در برابر انواع ناهمدوسي ها، براي توسعه ساختار هاي
محاسبات كوانتومي تحمل پذير در برابر خطا، از اهميت بالايي برخوردار است. كيوبيت هاي بر مبناي
فرميون هاي مايورانا در فاز ابررساناي توپولوژيك نقش كليدي ايفا مي كنند و ساختارهاي تركيبي ابررسانا
و نيم رسانا بستر مناسبي براي گذار به اين فاز از ابررسانا به شمار مي روند. بررسي تأثير ناخالصي هاي
ُ مغناطيسي بر گذار فاز توپولوژيك در ابررساناهاي دو نواري، شرايط لازم براي تحقق مد هاي صفر مايورانا
را تعيين مي كند. در اين بخش از پژوهش نشان مي دهيم كه، برخلاف جفت شدگي بين نواري اسپين
يك تايي، گذار فاز توپولوژيك براي جفت شدگي درون نواري اسپين يك تايي و جفت شدگي بين نواري
اسپين سه تايي با تنظيم ناخالصي هاي مغناطيسي درون نواري و بين نواري، قدرت جفت شدگي اسپين-
مدار راشبا، پتانسيل شيميايي و جفت شدگي ابررسانايي، در دسترس است
كليدواژه لاتين
Superconductor , Semiconductor , Entanglement , Topological Superconductor , Quantum Computation
عنوان لاتين
Theoretical Investigation and Technological applications of novel phenomena related to superconductivity
گروه آموزشي
فيزيك
چكيده لاتين
Superconductivity, a macroscopic quantum phenomenon with zero electrical resistance and magnetic field expulsion, promises remarkable advancements in technology and industry. This thesis explores the diverse applications of superconducting
materials, delving into their fundamental characteristics and the innovative methods
through which they can be exploited to achieve objectives in various fields, such as
quantum information science, advanced electronics, and energy infrastructures.
One critical aspect for leveraging superconductivity in future technologies lies in
understanding and controlling quantum phenomena in hybrid devices. Recent research, exemplified by studies on superconductor-semiconductor heterostructures,
highlights the potential for generating entangled photon pairs, which are vital components for quantum computation. Spin-orbit coupling, significantly influences the
purity of these entangled states, demonstrating how the combination of different
materials can be precisely tuned to optimize quantum light sources for industrial
applications. In this research, it is shown that the spin singlet pairing plays an important role to enhance the production of entangled pairs, and specifically, in the
mixed state, s + p pairing exhibits the highest purity at θ = 0, π. For pure singlet
pairing the highest purity is obtained from conventional s-wave pairing. Furthermore pure triplet pairing exhibits maximum purity of entangled photons at φ = 0, π
for equal-Rashba–Dresselhaus SOCs case.
Furthermore, the robustness of topological superconductors against various decoherences is of paramount importance for the development of fault-tolerant quantum computing architectures. Qubits based on Majorana fermions in the topological
superconducting phase play a key role, and hybrid superconductor-semiconductor
structures are a suitable platform for transitioning to this superconducting phase.
Investigations into the impact of magnetic impurities on topological phase transitions in two-band superconductors specify the conditions necessary for realizing
Majorana zero modes. We demonstrate that, in contrast to the spin-singlet interband pairing, topological phase transition in spin-singlet intraband and spin-triplet
interband pairings is accessible by tuning the intra- and interband magnetic scatterings, strength of Rashba spin-orbit coupling, chemical potential and superconducting pairing.
تعداد فصل ها
4
فهرست مطالب pdf
146099
نويسنده