論文の概要: Nonequilibrium nonlinear response theory of amplitude-dependent dissipative conductivity in disordered superconductors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.09766v1
- Date: Thu, 11 Sep 2025 18:00:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-15 16:03:07.884866
- Title: Nonequilibrium nonlinear response theory of amplitude-dependent dissipative conductivity in disordered superconductors
- Title（参考訳）: 不規則超伝導体における振幅依存性散逸導電率の非平衡非線形応答理論
- Authors: Takayuki Kubo,
- Abstract要約: 本研究は超伝導体の散逸伝導率に対する振幅依存性の非線形補正について検討する。
以上の結果から振幅依存性散逸の微視的観察が可能となった(デルタ)。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: This work investigates amplitude-dependent nonlinear corrections to the dissipative conductivity in superconductors, using the Keldysh-Usadel theory of nonequilibrium superconductivity, which captures the nonequilibrium dynamics of both quasiparticles and the pair potential. Our rigorous formulation naturally incorporates both the direct nonlinear action of the photon field and indirect contributions mediated by nonequilibrium variations in the pair potential, namely the Eliashberg effect and the Higgs mode. The third-harmonic current, often regarded as a hallmark of the Higgs mode, arises from both the direct photon action and the Higgs mode. Our numerical results are in excellent agreement with previous studies. In contrast, the first-harmonic current, and consequently the dissipative conductivity, receives contributions from all three mechanisms: the direct photon action, the Higgs mode, and the Eliashberg effect. It is shown that that the nonlinear correction to dissipative conductivity can serve as a fingerprint of the Higgs mode, appearing as a resonance peak at a frequency near the superconducting gap \( \Delta \). In addition, our results provide microscopic insight into amplitude-dependent dissipation at frequencies well below \( \Delta \), which is particularly relevant for applied superconducting devices. In particular, the long-standing issue concerning the frequency dependence of the amplitude-dependent quality factor is explained as originating from the direct nonlinear action of the photon field, rather than from contributions by the Higgs mode and the Eliashberg effect. Our practical and explicit expression for the nonlinear conductivity formula makes our results accessible to a broad range of researchers.
- Abstract（参考訳）: 本研究では、準粒子と対ポテンシャルの非平衡ダイナミクスを捉える非平衡超伝導のケルディシュ・ウサデル理論を用いて、超伝導体の散逸導電率に対する振幅依存性の非線形補正を研究する。
我々の厳密な定式化は、光子場の直接非線形作用と、ペアポテンシャルの非平衡変動、すなわちエリアシュベルク効果とヒッグスモードを介する間接的な寄与の両方を自然に含んでいる。
第三高調波電流は、しばしばヒッグスモードの目印と見なされるが、直接光子作用とヒッグスモードの両方から生じる。
我々の数値結果は過去の研究とよく一致している。
対照的に、第一高調波電流、すなわち消散伝導度は、直接光子作用、ヒッグスモード、エリアシュベルク効果の3つのメカニズムから寄与を受ける。
放散導電率に対する非線形補正はヒッグスモードの指紋として機能し、超伝導ギャップ \( \Delta \) 近傍の周波数で共鳴ピークとして現れることが示されている。
さらに, 応用超伝導デバイスに特に関係のある, \( \Delta \) 以下の周波数での振幅依存性の散逸について, 微視的考察を行った。
特に、振幅依存品質係数の周波数依存性に関する長年の問題は、ヒッグスモードやエリシュベルク効果による寄与ではなく、光子の直接非線形作用に由来すると説明される。
非線形導電率公式の実用的および明示的な表現により,研究成果は幅広い研究者に利用可能となる。
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