崔琦实验室简介


中科院物理研究所崔琦实验室成立于 2006 年 5 月,主要从事低维材料和介观器件中电子的量子输运实验研究。实验室以普林斯顿大学崔琦 (Daniel Chee Tsui) 教授的名字命名,请崔琦教授担任名誉主任并指导实验室的发展。由于发现二维电子系统中的分数量子霍尔效应,崔琦教授曾于 1998 年获得诺贝尔物理学奖。实验室目前由物理研究所吕力研究员担任主任,开展面向拓扑量子计算的物态与器件研究。 具体包括:1、从实验上探索拓扑量子计算的 Fu-Kane 约瑟夫森三结方案;2、利用强自旋-轨道耦合的半导体纳米线开展拓扑量子计算相关研究;3、探索过渡金属硫化物等低维材料所可能呈现出的拓扑超导等物性;4、生长高迁移率的砷化镓二维电子气材料,开展分数量子霍尔态的 Fabry–Perot 干涉器实验。


拓扑量子计算


拓扑绝缘体

我们试图在 s 波超导体与 3D 拓扑绝缘体的界面附近制备 p 波拓扑超导态,为寻找 Majorana,最终实现拓扑保护的辫子群操作(空间域的量子调控)和免纠错的拓扑量子计算做铺垫。

超导-半导体复合系统

自旋轨道耦合是实现很多拓扑材料的关键因素。基于强自旋轨道耦合的一维、二维半导体材料,如 InAs、InSb、InAsSb 和 Bi2O2Se,构筑与超导复合的器件结构,是实现拓扑超导和 Majorana 束缚态的优选方案之一。

过渡金属硫化物

二维层状过渡金属硫化物 MX2 中的强自旋轨道耦合作用与结构的多样性赋予这类材料众多新奇物理性质。我们拟利用其中的量子自旋霍尔效应与伊辛超导电性构建复合器件,探索实现拓扑超导的可能性。

二维电子气

高迁移率二维电子气在极低温下呈现出丰富多彩的拓扑量子现象,如整数量子霍尔效应与分数量子霍尔效应。其中 5/2 态的准粒子激发被认为是满足非阿贝尔交换统计的马约拉纳(Majorana)零能模,因而引起了人们的广泛关注。我们拟在生长高迁移率砷化镓二维电子气材料的基础上,通过构建分数量子霍尔态的 Fabry–Perot 干涉器,进而研究其准粒子的统计性质。


其它方向


超导量子计算

量子计算机的研发是当前国际科技竞争的热点领域。谷歌、IBM、微软、英特尔、华为、阿里等高科技公司都为此投入大量研究力量。当前,实现量子计算的物理体系主要有光学系统、离子阱和量子点等微观体系,基于约瑟夫森结电路的固态量子计算技术方案,由于其易于扩展、耦合与操控等特点,已成为最有可能实现量子计算机/模拟机的候选方案之一。近几年来,随着量子操控精度和读出效率的快速提升,量子计算技术的发展已经进入了一个新的发展阶段。崔琦实验室在超导量子器件设计、制备和测量方面积累了丰富的经验。

量子液体与固体

氦原子是最轻的单原子分子,具有很强的零点运动和非常弱的范徳瓦尔斯相互作用,因此液体和固体氦具有独特的量子特性,被称作“量子液体和固体”。超流现象是量子液体的典型特征,宏观表现为液体的粘滞系数为零。液体 4He 和 3He 分别在 2 K 和 2 mK 左右进入超流态,其中作为波色液体的 4He 形成 s 波超流,而作为费米子且带有 1/2 核自旋的 3He 形成 p 波超流体。包括二维 Ising 模型、XY 模型、Kosterlitz-Thouless 理论、p 波超流在内的著名理论均首先在液氦体系中得到验证,相关理论被衍生到电子系统,极大地推进了人类对量子世界基本物理现象的认识。


了解更多

近期成果


Gate-tunable h/e-period magnetoresistance oscillations in Bi2O2Se nanowires

Phys. Rev. B 100, 235307 (2019)

原文链接
Protected gap closing in Josephson trijunctions constructed on Bi2Te3

Phys. Rev. B 100, 180501 (2019)

原文链接
Probing the minigap in topological insulator-based Josephson junctions under radio frequency irradiation

CHIN. PHYS. B. 28, 1674-1056 (2019)

原文链接
Phase Transition and Superconductivity Enhancement in Se‐Substituted MoTe2 Thin Films

Advanced Materials. (2019)

原文链接
Transport evidence of asymmetric spin–orbit coupling in few-layer superconducting 1Td-MoTe2

Nat. Commun. 10, 2044 (2019)

原文链接
Magneto-Transport and Shubnikov–de Haas Oscillations in the Type–II Weyl Semimetal Candidate NbIrTe4 Flake

CHIN. PHYS. LETT. 36, 077101 (2019)

原文链接

更多成果

团队成员


崔琦实验室拥有一个强大的科研团队,包括在职职工 13 名(其中中科院院士 1 名、研究员 4 名、副研究员 5 名、副主任工程师 1 名、工程师 1 名及秘书 1 名)、正式研究生 19 名、联合培养生 6 名、研究助理 2 名和实习生 2 名。



更多成员

组内动态

2019.12

恭喜应江华同学的文章在 PRB 上发表!

2019.11.18

恭喜杨光同学通过博士毕业答辩!

2019.11

欢迎沈洁老师加入组内工作!

2019.10

恭喜杨光同学的文章在 PRB 上发表!

2019.10

恭喜李沛岭同学的文章在 Advanced Materials 上发表!

2019.9.25

恭喜刘广同老师晋升研究员!

2019.7

恭喜宋志军、葛欢同学通过博士毕业答辩!

2019.5

恭喜崔健、李沛岭同学的文章在 Nature communications 上发表!

更多动态