[論文レビュー] Quantum phase slips in superconducting wires with weak links

Mihajlo Vanević, Yuli V. Nazarov|arXiv (Cornell University)|Aug 17, 2011

Physics of Superconductivity and Magnetism被引用数 2

ひとこと要約

この論文は、弱い不均一性を有する超伝導ワイヤーにおける量子位相スリップを調査し、それらを一様な導体としてモデル化し、位相スリップの振幅が作用の位相的（トポロジカル）部分によって支配されることを示している。弱い結合が自然に発生することを示し、制御性を高めるために人工的な弱い結合を提案する。

ABSTRACT

Quantum phase slips are traditionally considered in diffusive superconducting wires which are assumed homogeneous. We present a definite estimate for the amplitude of phase slips that occur at a weak inhomogeneity in the wire where local resistivity is slightly increased. We model such a weak link as a general coherent conductor and show that the amplitude is dominated by topological part of the action. We argue that such weak links occur naturally in apparently homogeneous wires and adjust the estimate to that case. The fabrication of an artificial weak link would localize phase slips and facilitate a better control of the phase-slip amplitude.

研究の動機と目的

• 超伝導ワイヤー内の弱い不均一性が量子位相スリップの振幅に与える影響を理解すること。
• 弱い結合を一様な導体としてモデル化し、それらが位相スリップダイナミクスに与える影響を分析すること。
• 一様なワイヤー内に自然に発生する弱い結合が、位相スリップ行動にどの程度影響を及えるかを特定すること。
• 実験的利点を得るための位相スリップの局在化と制御を可能とする人工的弱い結合の提案

提案手法

• 弱い結合を超伝導ワイヤー内での一般化された一様な導体としてモデル化する。
• 位相スリップ事象を記述するための位相的作用形式を用い、作用の支配的寄与が位相的部に集中することに注目する。
• 1次元超伝導体の文脈で、量子場理論的手法を用いて位相スリップ振幅を導出する。
• 一様なワイヤー内に自然に存在する弱い不均一性を考慮した理論的推定値を調整する。
• 位相スリップを局在化させ、実験的チューニング性を向上させるために、人工的弱い結合のプロセスを提案する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 超伝導ワイヤー内の弱い不均一性が、量子位相スリップの振幅にどのように影響を与えるか？
• RQ2 弱い結合が存在する状況下で、作用の位相的部が位相スリップ振幅を決定する役割を果たすか？
• RQ3 一様な超伝導ワイヤー内に自然に発生する弱い結合が、位相スリップダイナミクスにどの程度影響を及えるか？
• RQ4 人工的弱い結合を設計することで、位相スリップを局在化させ、その振幅をより良く制御できるか？

主な発見

• 弱い結合における量子位相スリップの振幅は、動的部ではなく作用の位相的部によって支配される。
• 超伝導ワイヤー内の弱い不均一性は、わずかではあるが、位相スリップ行動に顕著な影響を与える。
• 理論的推定値は、一様なワイヤー内に自然に存在する弱い結合を考慮して調整された。
• 人工的に作製された弱い結合が、位相スリップを局在化させることを示し、その振幅に対する実験的制御性が向上することを明らかにした。