論文の概要: Evanescent-wave Johnson Noise from Superconductors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.36497v1
• Date: Tue, 29 Sep 2026 01:51:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-30 21:28:47.108852
• Title: Evanescent-wave Johnson Noise from Superconductors
• Title（参考訳）: 超伝導体からのエバネッセント波ジョンソンノイズ
• Abstract要約: 超伝導体上の真空半空間におけるエバネッセント波ジョンソンノイズ(EWJN)を計算する。 電磁応答は、BCS超伝導体に対して単一の顕微鏡的逆電流応答カーネル$Q(q, )$によって記述される。
• 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: We compute the evanescent-wave Johnson noise (EWJN) in the vacuum half-space above a superconductor, and the resulting relaxation time ($T_1$) of spin and charge qubits placed at nanometer distances from the surface. The electromagnetic response is described by a single microscopic transverse current-response kernel $Q(q, ω)$ for a BCS superconductor. This is computed for varying densities of both non-magnetic impurities and magnetic impurities, for arbitrary frequency and temperature and for wave vectors $q \ll k_F$ (the Fermi wavevector). When combined with the fluctuation-dissipation theorem and the nonlocal surface impedances of the half-space, this yields the magnetic and electric field noise at any distance $z \gg k_F^{-1}$ from the surface, from which we obtain $T_1$. Just below $T_c$ the magnetic noise is enhanced relative to the normal state by the coherence (Hebel-Slichter-type) peak of the dissipative conductivity and drops exponentially at lower temperatures; the electric noise shows no coherence peak. The theory predicts that there is a zero-temperature noise floor induced by magnetic impurities. In the gapless regime produced by pair breaking, the finite subgap density of states $ν(0)$ yields a temperature-independent noise spectral density and a relaxation rate bounded by $T_1^{-1}(T)\le[ν(0)/ν_F]^{2}\,T_{1,N}^{-1}(T)$ for $T\ll T_c$, with equality in the extreme nonlocal regime. Here $ν(0)$ and $ν_F$ are the superconducting and normal-state densities of states at the Fermi energy, and $T_{1,N}(T)$ is the relaxation time the same electrode would produce in its normal state at the same temperature.
• Abstract（参考訳）: 我々は、超伝導体上の真空半空間におけるエバネッセント波ジョンソンノイズ(EWJN)を計算し、その結果、表面からナノメートルの距離に配置されたスピンおよび電荷量子ビットの緩和時間(T_1$)を計算した。 電磁応答は、BCS超伝導体に対して単一の顕微鏡的逆電流応答カーネル$Q(q, ω)$によって記述される。 これは、非磁性不純物と磁気不純物の両方の密度、任意の周波数と温度、および波動ベクトル$q \ll k_F$(フェルミ波動ベクトル)に対して計算される。 揺動散逸定理とハーフ空間の非局所表面インピーダンスとを組み合わせると、任意の距離$z \gg k_F^{-1}$の磁場と電界のノイズが表面から得られ、そこから$T_1$が得られる。 T_c$未満の磁気ノイズは、散逸導電率のコヒーレンス(ヘベル・スリヒター型)ピークによって通常の状態に対して高められ、低い温度で指数関数的に降下する。 この理論は、磁気不純物によって誘導されるゼロ温度ノイズフロアが存在することを予測している。 ペア破壊によって生じるギャップレス状態において、$ν(0)$の有限部分ギャップ密度は温度非依存のノイズスペクトル密度と$T_1^{-1}(T)\le[ν(0)/ν_F]^{2}\,T_{1,N}^{-1}(T)$で束縛された緩和速度を、極非局所的状態において等しい値とする。 ここで、$ν(0)$と$ν_F$はフェルミエネルギーにおける状態の超伝導および正規状態密度であり、$T_{1,N}(T)$は同じ電極が同じ温度で通常の状態に生じる緩和時間である。

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