Investigação de propriedades eletrônicas e topológicas de heterojunções supercondutor-grafeno para aplicações em dispositivos de computação quântica

Resumo

Nos últimos anos, a busca por dispositivos de computação quântica tem se tornado cada vez mais intensa. Nesse contexto, sistemas com partículas (ou quasi-partículas) que apresentem estatística aniônica não-abeliana se mostram candidatos importantes para essas aplicações, em que podemos destacar sistemas que abrigam férmions de Majorana. Em sistemas de matéria condensada, férmions de Majorana surgem em interfaces entre supercondutores topológicos e regiões com gap trivial, onde há mudança da massa efetiva na equação de Dirac, que frequentemente é usada para representar o limite contínuo desses sistemas. Por outro lado, a limitação de materiais que podem apresentar supercondutividade topológica de forma intrínseca (supercondutores de banda-p) leva a necessidade de pensar em rotas alternativas que permitam criar sistemas artificiais que apresentem supercondutividade topológica. Nesse ponto, as dificuldades experimentais são grandes, por conta da maioria dos sistemas que podem exibir esse fenômeno exigirem altos valores de acoplamento spin-órbita e precisarem garantir simetria de inversão temporal, que é facilmente quebrada na presença de impurezas magnéticas. Dentro desse contexto, o presente trabalho visa investigar uma rota alternativa para criar sistemas que podem abrigar férmions de Majorana: junções entre grafeno no estado Hall quântico e supercondutores convencionais (banda-s). Procura-se investigar sistemas até então não estudados na literatura: junções com supercondutores de gap duplo e diferentes geometrias, inclusive com a inclusão de centros de aprisionamento artificiais de vórtices, que podem levar à diferentes localizações dos estados de Majorana no sistema. (AU)