RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 5, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2022

 / 

Сентябрь

←  →

Обзоры актуальных проблем


Сверхпроводящие квантовые флуктуации в одном измерении

†  а, б,  в, б
а Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Ленинский проспект 53, Москва, 119991, Российская Федерация
б Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», ул. Мясницкая 20, Москва, 101000, Российская Федерация
в Forschungszentrum Karlsruhe, Institute of Nanotechnology, Karlsruhe, Germany

Даётся обзор недавних достижений в области квазиодномерной сверхпроводимости. Мы показываем, что низкотемпературные свойства сверхпроводящих нанопроводов полностью определяются квантовыми флуктуациями. Гладкие (гауссовы) флуктуации фазы сверхпроводящего параметра порядка (также связанные с плазменными модами, распространяющимися вдоль провода) могут существенно влиять на одноэлектронную плотность состояний в таких проводах и вызывать флуктуации незатухающего тока в сверхпроводящих нанокольцах. Другие интересные явления, такие как, например, конечное сопротивление и дробовой шум напряжения в сверхпроводящих нанопроводах, сквозь которые пропускается ток, вызваны негауссовыми флуктуациями параметра порядка — квантовыми проскальзываниями фазы (КПФ). Данные явления могут быть проинтерпретированы в терминах туннелирования флаксонов, играющих роль эффективных квантовых "частиц", дуальных куперовским парам и описывающихся сложной статистикой, которая сводится к пуассоновской в пределе нулевых частот. Мы также показываем, что эффекты от КПФ могут быть особенно выражены в тончайших проводах и кольцах, где квантовые проскальзывания фазы остаются несвязанными и определяют непертурбативный масштаб длины Lc, за пределами которого сверхток подавляется квантовыми флуктуациями. Соответсвенно, при T → 0 такие нанопроволоки должны проявлять изоляторное поведение на масштабах, превышающих Lc, тогда как на меньших масштабах они всё ещё могут иметь сверхпроводящие свойства. Мы приводим аргументы в пользу того, что некоторые нетривиальные особенности, связанные с квантовыми флуктуациями параметра порядка, могут быть чувствительны к конкретной топологии системы и могут наблюдаться в таких структурах, как, например, система электростатически связанных сверхпроводящих нанопроводов.

Текст: pdf (Полный текст предоставляется по подписке)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2021.04.038962
Ключевые слова: сверхпроводимость, низкоразмерные системы, квантовые флуктуации, квантовые проскальзывания фазы
PACS: 74.25.F−, 74.40.−n, 74.78.Na (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2021.04.038962
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2022/9/a/
001099189500001
2-s2.0-85108789686
2022PhyU...65..883S
Цитата: Семенов А Г, Заикин А Д "Сверхпроводящие квантовые флуктуации в одном измерении" УФН 192 945–983 (2022)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 24 августа 2020, доработана: 5 марта 2021, 7 апреля 2021

English citation: Semenov A G, Zaikin A D “Superconducting quantum fluctuations in one dimension” Phys. Usp. 65 883–919 (2022); DOI: 10.3367/UFNe.2021.04.038962

Список литературы (95) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (5) Похожие статьи (20)

  1. Zaikin A D, Golubev D S Dissipative Quantum Mechanics of Nanostructures: Electron Transport, Fluctuations, and Interactions (Singapore: Jenny Stanford, Publ., 2019)
  2. Arutyunov K Yu, Golubev D S, Zaikin A D Phys. Rep. 464 1 (2008)
  3. Larkin A, Varlamov A Theory of Fluctuations in Superconductors (Oxford: Clarendon Press, 2005)
  4. Bezryadin A J. Phys. Condens. Matter 20 043202 (2008)
  5. Zaikin A D Handbook of Nanophysics: Nanotubes and Nanowires (Ed. K D Sattler) (Boca Raton, FL: CRC Press. Taylor and Francis Group, 2010) p. 40-1
  6. Bezryadin A Superconductivity in Nanowires: Fabrication and Quantum Transport (Weinheim: Wiley-VCH Verlag, 2013)
  7. Mermin N D, Wagner H Phys. Rev. Lett. 17 1133 (1966)
  8. Hohenberg P C Phys. Rev. 158 383 (1967)
  9. Березинский В С ЖЭТФ 59 907 (1971); Berezinskii V S Sov. Phys. JETP 32 493 (1971); Березинский В С ЖЭТФ 61 1144 (1971); Berezinskii V S Sov. Phys. JETP 34 610 (1972)
  10. Kosterlitz J M, Thouless D J J. Phys. C 6 1181 (1973)
  11. Kosterlitz J M J. Phys. C 7 1046 (1974)
  12. Zaikin A D et al Phys. Rev. Lett. 78 1552 (1997)
  13. van Otterlo A, Golubev D S, Zaikin A D, Blatter G Eur. Phys. J. B 10 131 (1999)
  14. Golubev D S, Zaikin A D Phys. Rev. B 64 014504 (2001)
  15. Golubev D S, Zaikin A D Phys. Rev. B 78 144502 (2008)
  16. Mooij J E, Schön G Phys. Rev. Lett. 55 114 (1985)
  17. Little W A Phys. Rev. 156 396 (1967)
  18. Langer J S, Ambegaokar V Phys. Rev. 164 498 (1967)
  19. McCumber D E, Halperin B I Phys. Rev. B 1 1054 (1970)
  20. Lukens J E, Warburton R J, Webb W W Phys. Rev. Lett. 25 1180 (1970)
  21. Newbower R S, Beasley M R, Tinkham M Phys. Rev. B 5 864 (1972)
  22. Bezryadin A, Lau C N, Tinkham M Nature 404 971 (2000)
  23. Lau C N et al Phys. Rev. Lett. 87 217003 (2001)
  24. Zgirski M et al Phys. Rev. B 77 054508 (2008)
  25. Lehtinen J S et al Phys. Rev. B 85 094508 (2012)
  26. Baumans X D A et al Nat. Commun. 7 10560 (2016)
  27. Radkevich A, Semenov A G, Zaikin A D Phys. Rev. B 96 085435 (2017)
  28. Usadel K D Phys. Rev. Lett. 25 507 (1970)
  29. Belzig W et al Superlatt. Microstruct. 25 1251 (1999)
  30. Dynes R C, Narayanamurti V, Garno J P Phys. Rev. Lett. 41 1509 (1978)
  31. Panyukov S V, Zaikin A D J. Low Temp. Phys. 73 1 (1988)
  32. Arutyunov K Yu et al J. Magn. Magn. Mater. 459 356 (2018)
  33. Camarota B et al Phys. Rev. Lett. 86 480 (2001)
  34. Semenov A G, Zaikin A D Phys. Rev. B 88 054505 (2013)
  35. Semenov A G, Zaikin A D J. Phys. Condens. Matter 22 485302 (2010)
  36. Scalapino D J, White S R, Zhang S Phys. Rev. B 47 7995 (1993)
  37. Resta R J. Phys. Condens. Matter 30 414001 (2018)
  38. Zaikin A D, Panyukov S V Phys. Lett. A 120 306 (1987)
  39. Averin D V, Odintsov A A Phys. Lett. A 140 251 (1989)
  40. Zaikin A D J. Low Temp. Phys. 80 223 (1990)
  41. Schön G, Zaikin A D Phys. Rep. 198 237 (1990)
  42. Mooij J E, Nazarov Yu V Nat. Phys. 2 169 (2006)
  43. Семенов А Г, Заикин А Д Физика низких температур 43 1011 (2017); Semenov A G, Zaikin A D Low Temp. Phys. 43 805 (2017)
  44. Barone A, Paternò G Physics and Applications of the Josephson Effect (New York: Wiley, 1982)
  45. Astafiev O V et al Nature 484 355 (2012)
  46. Peltonen J T et al Phys. Rev. B 88 220506 (2013)
  47. Lehtinen J S, Zakharov K, Arutyunov K Yu Phys. Rev. Lett. 109 187001 (2012)
  48. Shaikhaidarov R S et al Nature 608 45 (2022)
  49. Il'ichev E V, Ryazanov V V, Astafiev O V Phys. Rev. Lett. 128 159701 (2022)
  50. Arutyunov K Yu, Lehtinen J S Phys. Rev. Lett. 128 159702 (2022)
  51. Hongisto T T, Zorin A B Phys. Rev. Lett. 108 097001 (2012)
  52. de Graaf S E et al Nat. Phys. 14 590 (2018)
  53. Wang Z M, Lehtinen J S, Arutyunov K Yu Appl. Phys. Lett. 114 242601 (2019)
  54. Semenov A G, Zaikin A D Phys. Scr. 2012 (T151) 014022 (2012)
  55. Mooij J E, Harmans C J P M New J. Phys. 7 219 (2005)
  56. Semenov A G, Zaikin A D Phys. Rev. B 84 045416 (2011)
  57. Averin D, Imam H T Phys. Rev. Lett. 76 3814 (1996)
  58. Martín-Rodero A, Levy Yeyati A, García-Vidal F J Phys. Rev. B 53 R8891 (1996)
  59. Galaktionov A V, Zaikin A D Phys. Rev. B 82 184520 (2010)
  60. Blanter Ya M, Büttiker M Phys. Rep. 336 1 (2000)
  61. Semenov A G, Zaikin A D Phys. Rev. B 94 014512 (2016)
  62. Weiss U Quantum Dissipative Systems (Singapore: World Scientific, 2008) p. 207
  63. Semenov A G, Zaikin A D Fortschr. Phys. 65 1600043 (2017)
  64. Controzzi D, Essler F H L, Tsvelik A M Phys. Rev. Lett. 86 680 (2001)
  65. Semenov A G, Zaikin A D J. Supercond. Nov. Magn. 30 139 (2017)
  66. Semenov A G, Zaikin A D J. Supercond. Nov. Magn. 31 711 (2018)
  67. Golubev D S et al Phys. Rev. B 81 184516 (2010)
  68. Žonda M, Belzig W, Novotný T Phys. Rev. B 91 134305 (2015)
  69. Semenov A G, Zaikin A D Phys. Rev. B 99 094516 (2019)
  70. Galaktionov A V, Golubev D S, Zaikin A D Phys. Rev. B 68 235333 (2003)
  71. Averin D V, Nazarov Yu V, Odintsov A A Physica B 165-166 945 (1990)
  72. Bobbert P A, Fazio R, Schön G, Zaikin A D Phys. Rev. B 45 2294 (1992)
  73. Radkevich A, Semenov A G, Zaikin A D Phys. Rev. B 100 014520 (2019)
  74. Kleinert H Electron. J. Theor. Phys. 8 (25) 57 (2011)
  75. Fisher M P A, Zwerger W Phys. Rev. B 32 6190 (1985)
  76. Schmid A Phys. Rev. Lett. 51 1506 (1983)
  77. Panyukov S V, Zaikin A D Physica B 152 162 (1988)
  78. Lukyanov S, Zamolodchikov A Nucl. Phys. B 493 571 (1997)
  79. Gogolin A O, Nersesyan A A, Tsvelik A M Bosonization and Strongly Correlated Systems (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1998)
  80. Radkevich A, Semenov A G, Zaikin A D J. Supercond. Nov. Magn. 33 2335 (2020)
  81. Hekking F W J, Glazman L I Phys. Rev. B 55 6551 (1997)
  82. Latyshev A, Semenov A G, Zaikin A D J. Supercond. Nov. Magn. 33 2329 (2020)
  83. Latyshev A, Semenov A G, Zaikin A D Beilstein J. Nanotechnol. 11 1402 (2020)
  84. Latyshev A, Semenov A G, Zaikin A D Beilstein J. Nanotechnol. 13 292 (2022)
  85. Guinea F, Schön G Europhys. Lett. 1 585 (1986)
  86. Panyukov S V, Zaikin A D Phys. Rev. Lett. 67 3168 (1991)
  87. Hofstetter W, Zwerger W Phys. Rev. Lett. 78 3737 (1997)
  88. Kindermann M, Nazarov Yu V Phys. Rev. Lett. 91 136802 (2003)
  89. Golubev D S, Zaikin A D Phys. Rev. B 69 075318 (2004)
  90. Bagrets D A, Nazarov Yu V Phys. Rev. Lett. 94 056801 (2005)
  91. Булгадаев С А Письма в ЖЭТФ 39 264 (1984); Bulgadaev S A JETP Lett. 39 315 (1984)
  92. Guinea F, Hakim V, Muramatsu A Phys. Rev. Lett. 54 263 (1985)
  93. Delacour C et al Nano Lett. 12 3501 (2012)
  94. Arutyunov K Yu et al Commun. Phys. 4 146 (2021)
  95. Bollinger A T et al Phys. Rev. Lett. 101 227003 (2008)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение