[論文レビュー] On surface defects and their impact on the superconducting phase in quantum wires

Joachim Kerner|arXiv (Cornell University)|Dec 20, 2017

Quantum and electron transport phenomena被引用数 2

ひとこと要約

本稿では、量子ナノ線における超伝導性に及ぼす表面欠陥の影響を研究するための数学的モデルを構築する。非相互作用状態のペアでは欠陥の影響でバルクで超伝導性が消失するが、ペア間の反発的相互作用が臨界閾値を超えると超伝導性が回復する。この閾値は欠陥密度に依存する。

ABSTRACT

In this paper we are interested in understanding the impact of surface defects on the superconducting phase in quantum wires. Based on previous results [arXiv:1708.03753], we establish a simple mathematical model in order to incorporate such surface effects. For a system of non-interacting pairs, we will prove the destruction of the superconducting phase in the bulk. Finally, taking repulsive interactions between the pairs into account, we will show that the superconducting phase is recovered for pair densities larger than a critical one given the density of the surface defects is not too small.

研究の動機と目的

• 表面欠陥が量子ナノ線における超伝導的挙動に与える影響を理解すること。
• 低次元系における超伝導相に及ぼす表面欠陥の影響をモデル化すること。
• 欠陥が存在する条件下で超伝導性が抑制または回復する条件を特定すること。
• 超伝導性の安定化に寄与するペア間の相互作用と欠陥密度の相乗的相互作用を分析すること。

提案手法

• 先行研究（arXiv:1708.03753）に基づく数学的モデルを構築し、表面欠陥の影響を組み込む。
• 非相互作用ペアとして系をモデル化し、超伝導相の破壊を最初に分析する。
• ペア間の反発的相互作用を含めるようにモデルを拡張する。
• 超伝導性の回復を評価するための臨界ペア密度閾値を導出する。
• 欠陥密度とペア密度を変化させた場合の系のバルク挙動に焦点を当てる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 表面欠陥は量子ナノ線における超伝導相の安定性にどのように影響するか？
• RQ2 どのような条件下で表面欠陥の影響によりバルクで超伝導性が破壊されるか？
• RQ3 ペア間の反発的相互作用が欠陥が存在する状況でも超伝導性を回復できるか？
• RQ4 与えられた欠陥密度に対して超伝導性を回復させるために必要な臨界ペア密度は何か？

主な発見

• 非相互作用ペアの場合、表面欠陥によりバルクで超伝導相が破壊される。
• ペア間の反発的相互作用が臨界閾値を超えると、超伝導相が回復する。
• 回復に必要な臨界ペア密度は表面欠陥の密度に依存する。
• 欠陥密度が高すぎる場合には、強い相互作用があっても超伝導性は回復しない。
• モデルは、相互作用の強さと欠陥濃度の相乗的相互作用に基づき、正規状態から超伝導状態への相転移を予測する。