論文の概要: Calculations of magnetic field produced by spin-vortex-induced loop currents in Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$ thin films using the particle-number conserving Bogoliubov-de Gennes formalism
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.15177v1
- Date: Fri, 22 Mar 2024 13:03:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-25 17:29:06.791717
- Title: Calculations of magnetic field produced by spin-vortex-induced loop currents in Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$ thin films using the particle-number conserving Bogoliubov-de Gennes formalism
- Title（参考訳）: Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$薄膜におけるスピン渦誘起ループ電流による磁場の計算
- Authors: Hiroyasu Koizumi, Haruki Nakayama, Hayato Taya,
- Abstract要約: 銅酸化物超伝導の理論はスピン渦誘起ループ電流(SVILCs)」と呼ばれるナノサイズのループ電流の存在を予測している。
本研究では,Bi$Sr$$Caapprox SVILCのモデルを用いて,それらの磁場を計算する。
磁場測定によるSVILCの検出は、銅酸化物超伝導の解明につながる可能性があり、またそれらの量子デバイス応用にも繋がる可能性がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A theory for cuprate superconductivity predicts the existence of nano-sized loop currents called, `` spin-vortex-induced loop currents (SVILCs)''. We calculate magnetic fields produced by them for a model of Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+\delta}$ (Bi-2212) thin films composed of one surface and two bulk CuO$_2$ bilayers. In this model, bulk CuO$_2$ layers host stable spin-vortices around small polarons formed from doped holes; they give rise to a $U(1)$ gauge field described by the Berry connection from many-body wave functions, and generates the SVILCs. The effect of the gauge field is taken into account by the particle-number conserving Bogoliubov-de Gennes (PNC-BdG) formalism. The magnitude of the calculated magnetic field produced by the SVILCs in the vicinity of the surface ($10a \approx 4$ nm, where $a$ is the lattice constant of the CuO$_2$ plane) is in the order of mT; thus, may be detectable by currently available detection methods. The detection of the SVILCs by the magnetic field measurement may bring about the elucidation of the cuprate superconductivity, and may also lead to their quantum device applications, including qubits.
- Abstract（参考訳）: 銅酸化物超伝導の理論は、'`スピン渦誘起ループ電流(SVILCs)'と呼ばれるナノサイズのループ電流の存在を予測している。
我々は,Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+\delta}$ (Bi-2212)薄膜の2つのバルクCuO$_2$2層からなるモデルに対して,それらの磁場を計算した。
このモデルでは、バルクCuO$_2$層は、ドープされた孔から形成された小さなポラロンの周りに安定なスピン渦をホストし、多体波動関数からベリー接続によって記述されたU(1)$ゲージ場を生じさせ、SVILCを生成する。
ゲージ場の効果は、ボゴリューボフ=ド・ジェンヌ(英語版)(PNC-BdG)を保存する粒子数によって考慮される。
表面近傍のSVILCs (10a \approx 4$ nm, ここで$a$はCuO$_2$平面の格子定数である) で計算された磁場の大きさはmTの順であり、現在利用可能な検出方法によって検出することができる。
磁場測定によるSVILCの検出は、銅酸化物超伝導の解明につながる可能性があり、また量子ビットを含む量子デバイス応用にも繋がる可能性がある。
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