論文の概要: Observation of Superconducting Solitons by Terahertz-Light-Driven Persistent Pseudo-Spin Coherence
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.22383v1
- Date: Wed, 30 Jul 2025 04:55:55 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-31 16:14:18.001682
- Title: Observation of Superconducting Solitons by Terahertz-Light-Driven Persistent Pseudo-Spin Coherence
- Title（参考訳）: テラヘルツ光駆動Pseudo-Spinコヒーレンスによる超電導ソリトン観察
- Authors: M. Mootz, C. Vaswani, C. Huang, K. J. Lee, A. Khatri, P. Mandal, J. H. Kang, L. Luo, I. E. Perakis, C. B. Eom, J. Wang,
- Abstract要約: 鉄系超伝導体のエピタキシャル薄膜におけるソリトン状態の観測を報告する。
このソリトン状態への遷移は、フロケのようなスペクトル側バンドの出現によって特徴づけられる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.619788266425984
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Overcoming the decoherence bottleneck remains a central challenge for advancing coherent superconducting quantum device and information technologies. Solitons -- non-dispersive wave packets stabilized by the collective synchronization of quantum excitations -- offer a robust pathway to mitigating dephasing, yet their realization in superconductors has remained experimentally elusive. Here, we report the observation of a driven soliton state in epitaxial thin films of an iron-based superconductor (Co-doped BaFe$_2$As$_2$), induced by intense, multi-cycle terahertz (THz) periodic driving. The dynamical transition to this soliton state is marked by the emergence of Floquet-like spectral sidebands that exhibit a strongly nonlinear dependence on THz laser field strength and a resonant enhancement with temperature. Quantum kinetic simulations corroborate these observations, allowing us to underpin the emergence of synchronized Anderson pseudo-spin oscillations -- analogous to Dicke superradiance -- mediated by persistent order parameter oscillations. In this coherently driven state, the observed sidebands result from difference-frequency mixing between the THz drive and persistent soliton dynamics. These findings establish a robust framework for coherently driving and controlling superconducting soliton time-crystal-like phases using low dissipation, time-periodic THz fields, enabling prospects for THz-speed quantum gate operations, long-lived quantum memory, and robust quantum sensing based on enhanced macroscopic pseudo-spin coherence.
- Abstract（参考訳）: デコヒーレンスボトルネックを克服することは、コヒーレント超伝導量子デバイスと情報技術の進歩における中心的な課題である。
量子励起の集合的同期によって安定化された非分散波パケットであるソリトンは、デファス化を緩和する堅牢な経路を提供するが、超伝導体におけるその実現は実験的に解明され続けている。
本稿では,鉄系超伝導体(CoドープBaFe$_2$As$_2$)の多サイクルテラヘルツ(THz)周期駆動によるエピタキシャル薄膜のソリトン状態の観察について報告する。
このソリトン状態への動的遷移は、Floquetのようなスペクトル側バンドの出現によって特徴付けられる。
量子力学シミュレーションはこれらの観測を腐食させ、永続的な秩序パラメータの振動を介し、アンダーソンの擬似スピン振動(ディック超放射光に似た)の出現を裏付ける。
このコヒーレント駆動状態では、観測されたサイドバンドは、THz駆動と永続ソリトンダイナミクスの差周波混合によって生じる。
これらの知見は, 超伝導ソリトン時結晶相を低散逸, 時間周期の THz 場を用いてコヒーレントに駆動し, 制御するためのロバストな枠組みを確立し, THz の高速量子ゲート演算, 長寿命量子メモリ, 強化マクロスコピック擬スピンコヒーレンスに基づくロバストな量子センシングを可能にした。
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