論文の概要: Theory of Two-level Tunneling Systems in Superconductors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.15862v2
• Date: Tue, 25 Mar 2025 20:49:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-27 09:39:27.850485
• Title: Theory of Two-level Tunneling Systems in Superconductors
• Title（参考訳）: 超伝導体における2レベルトンネル系の理論
• Authors: Junguang He, Wei-Ting Lin, J. A. Sauls,
• Abstract要約: 超伝導に対する2レベルトンネルシステムの影響の予測について述べる。 従来のs波超伝導体における非磁性TLS不純物は、ペアブレーキングまたはペアエンハンシング欠陥として機能する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: We develop a field theory formulation for the interaction of an ensemble of two-level tunneling systems (TLS) with the electronic states of a superconductor. Predictions for the impact of two-level tunneling systems on superconductivity are presented, including $T_c$ and spectrum of quasiparticle states for conventional BCS superconductors. We show that non-magnetic TLS impurities in conventional s-wave superconductors can act as pair-breaking or pair-enhancing defects depending on the level population of the distribution of TLS impurities. We present calculations of the enhancement of superconductivity, both $T_c$ and the order parameter, for TLS defects in thermal equilibrium with the electrons and lattice. The scattering of quasiparticles by TLS impurities leads to sub-gap states below the bulk excitation gap, $\Delta$, as well as resonances in the continuum above $\Delta$. The energies and spectral weights of these states depend on the distribution of tunnel splittings, while the spectral weights are particularly sensitive to the level occupation of the TLS impurities. Under microwave excitation, or decoupling from the thermal bath, a nonequilibrium level population of the TLS distribution generates subgap quasiparticle states near the Fermi level which contribute to dissipation and thus degrade the performance of superconducting devices at low temperatures.
• Abstract（参考訳）: 超伝導体の電子状態と2レベルトンネル系(TLS)のアンサンブルの相互作用に関する場理論の定式化を開発する。 従来のBCS超伝導体に対するT_c$および準粒子状態のスペクトルを含む2レベルトンネルシステムの超伝導への影響を予測した。 従来のS波超伝導体における非磁性TLS不純物は、TLS不純物の分布の度合いに応じてペアブレーキングまたはペアエンハンシング欠陥として機能することを示す。 電子と格子の熱平衡におけるTLS欠陥に対するT_c$と秩序パラメータの両方の超伝導の増強の計算を行う。 TLSの不純物による準粒子の散乱は、バルク励起ギャップ以下のサブギャップ状態、$\Delta$、および$\Delta$以上の連続体における共鳴をもたらす。 これらの状態のエネルギーとスペクトルの重みはトンネル分割の分布に依存するが、スペクトルの重みはTLS不純物のレベル占有に特に敏感である。 マイクロ波励起または熱浴からの脱離の下で、TLS分布の非平衡準粒子集団はフェルミ準粒子準粒子をフェルミ準位付近で生成し、消散に寄与し、低温で超伝導装置の性能を低下させる。

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