Fermions de Majorana dans des hétérostructures semiconductrices

 

Guillaume Gervais

Université McGill

 

Domaine : nature et interactions del a matière

Programme projet de recherche en équipe

Concours 2011-2012

En 1937, le physicien italien Ettore Majorana postula l'existence d'une nouvelle particule maintenant connue sous le nom de "fermions de Majorana". Quoi qu'il y ait des raisons de croire que les neutrinos sont en fait des fermions de Majorana, la preuve expérimentale demeure absente. Récemment, les fermions de Majorana ont migré vers un autre champ d'étude, celui de la physique des électrons corrélés dans les systèmes de matière condensée. En particulier, les théoriciens Alicea à Caltech et Das Sarma au Maryland ont tout deux prédit l'existence de fermions de Majorana dans des hétérostructures hybrides semiconductrices-supraconductrices à base de semiconducteurs à fort couplage spin-orbital (e.g. InAs, InSb).

On propose dans ce projet de fabriquer des structures hybrides avec le matériel semiconducteur InSb fait à McGill par épitaxie de faisceaux moléculaires. Notre équipe, composée d'un ingénieur des matériaux (Mi), d'un ingénieur électrique (Szkopek) et d'un physicien (Gervais) est idéale pour la réalisation de ce projet. En particulier, nous allons fabriquer des dispositifs électroniques à partir de nanofils à base de InSb et de l'effet de proximité avec un supraconducteur conventionnel. Utilisant des mesures électroniques à très basses températures et en forts champs magnétiques, nous allons tenter de démontrer l'existence de mode de Majorana dans un système nanoélectronique. La découverte de ces modes pourrait avoir de larges retombées sur les champs d'études de supraconductivité ainsi que sur l'information quantique.