論文の概要: A superconductor free of quasiparticles for seconds

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.00484v2
• Date: Tue, 5 Jul 2022 11:06:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-13 04:58:44.078718
• Title: A superconductor free of quasiparticles for seconds
• Title（参考訳）: 準粒子を数秒間含まない超伝導体
• Authors: E. T. Mannila, P. Samuelsson, S. Simbierowicz, J. T. Peltonen, V. Vesterinen, L. Gr\"onberg, J. Hassel, V. F. Maisi, J. P. Pekola
• Abstract要約: 実験では, 準粒子を最大数秒間含まない超伝導体を実験的に実証した。 この結果から, 準粒子を使わずに動作可能であり, 性能が向上する可能性が示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Superconducting devices, based on the Cooper pairing of electrons, play an important role in existing and emergent technologies, ranging from radiation detectors to quantum computers. Their performance is limited by spurious quasiparticle excitations formed from broken Cooper pairs. Efforts to achieve ultra-low quasiparticle densities have reached time-averaged numbers of excitations on the order of one in state-of-the-art devices. However, the dynamics of the quasiparticle population as well as the time scales for adding and removing individual excitations remain largely unexplored. Here, we experimentally demonstrate a superconductor completely free of quasiparticles for periods lasting up to seconds. We monitor the quasiparticle number on a mesoscopic superconductor in real time by measuring the charge tunneling to a normal metal contact. Quiet, excitation-free periods are interrupted by random-in-time Cooper pair breaking events, followed by a burst of charge tunneling within a millisecond. Our results demonstrate the possibility of operating devices without quasiparticles with potentially improved performance. In addition, our experiment probes the origins of nonequilibrium quasiparticles in our device; the decay of the Cooper pair breaking rate over several weeks following the initial cooldown rules out processes arising from cosmic or long-lived radioactive sources.
• Abstract（参考訳）: クーパー電子対に基づく超伝導デバイスは、放射検出器から量子コンピュータまで、既存のおよび創発的な技術において重要な役割を果たす。 それらの性能は、壊れたクーパー対から形成される急激な準粒子励起によって制限される。 極低準粒子密度を達成する試みは、最先端のデバイスで1つずつの時間平均的な励起数に達している。 しかし、準粒子集団のダイナミクスや、個々の励起を加減する時間スケールは、未解明のままである。 ここでは, 準粒子のない超伝導体を, 最大数秒間実験で実証した。 通常の金属接触への電荷トンネルの測定により、メソスコピック超伝導体の準粒子数をリアルタイムに観測する。 静かで興奮のない期間は、無作為なクーパーペアの破壊イベントによって中断され、その後1ミリ秒以内に電荷トンネルが破裂する。 その結果, 擬似粒子を伴わない動作デバイスの可能性を示し, 性能が向上する可能性が示唆された。 さらに,我々の装置における非平衡準粒子の起源を探究し,初期冷却後の数週間にわたるクーパー対破砕速度の崩壊は,宇宙線や長寿命の放射性源から生じる過程を除外する。

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