El efecto del diodo superconductor en un dispositivo basado en uniones Josephson acopladas

Jul 11, 2023

Característica del 23 de agosto de 2023

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por Ingrid Fadelli, Phys.org

El llamado efecto del diodo superconductor (SC) es un fenómeno no recíproco interesante que ocurre cuando un material es SC en una dirección y resistivo en la otra. Este efecto ha sido objeto de numerosos estudios en física, ya que su observación y control fiable en diferentes materiales podría permitir el desarrollo futuro de nuevos circuitos integrados.

Investigadores de RIKEN y otros institutos de Japón y Estados Unidos observaron recientemente el efecto del diodo SC en un dispositivo recientemente desarrollado compuesto por dos uniones Josephson acopladas coherentemente. Su artículo, publicado en Nature Physics, podría guiar la ingeniería de tecnologías prometedoras basadas en uniones Josephson acopladas.

"Estudiamos experimentalmente el efecto Josephson no local, que es un transporte SC característico en las uniones Josephson (JJ) acopladas coherentemente, inspirados en un artículo teórico anterior publicado en NanoLetters", dijo a Phys. Sadashige Matsuo, uno de los investigadores que llevó a cabo el estudio. .org.

"El reciente estudio presentado en Nature Physics es una extensión de nuestro trabajo anterior sobre el efecto Josephson no local. Por lo tanto, utilizamos los mismos métodos utilizados en nuestro artículo anterior".

El trabajo reciente de Matsuo y su colega se basa en sus esfuerzos de investigación anteriores centrados en el transporte SC en JJ acoplados coherentemente. Para realizar sus experimentos, el equipo utilizó un dispositivo que consiste en dos JJ que comparten un único cable SC.

"Cuando la ventaja compartida del SC es estrecha, los dos JJ se acoplan de manera coherente e interactúan entre sí", explicó Matsuo. "Al incorporar un JJ en el bucle SC y medir el otro JJ, podemos estudiar el transporte SC de los JJ afectados por los otros JJ a través del acoplamiento coherente".

Al modular la fase de los JJ acoplados en su dispositivo, Matsuo y sus colegas finalmente pudieron producir el efecto del diodo SC. Por lo tanto, su trabajo reveló una estrategia prometedora y confiable para lograr este efecto en dispositivos basados ​​en JJ acoplados, al tiempo que arroja más luz sobre la física que sustenta el efecto en estos dispositivos.

"El efecto del diodo SC en sí es importante porque el fenómeno se aplicará para la rectificación sin disipación en futuros circuitos SC", dijo Matsuo. "Además, el efecto del diodo SC surge cuando los dispositivos SC no tienen simetrías de inversión temporal y espacial. Por lo tanto, nuestros resultados sugieren que el control de fase de los JJ acoplados puede romper tales simetrías. Esto significa que los otros fenómenos SC exóticos esperados con las simetrías rotas puede realizarse en los JJ acoplados."

En el futuro, este artículo reciente podría abrir nuevas oportunidades para el campo de la ingeniería electrónica. Por ejemplo, los métodos que utilizaron podrían aplicarse al desarrollo de nuevos componentes electrónicos superconductores de alto rendimiento. Al mismo tiempo, el trabajo de Matsuo y sus colegas podría inspirar a otros equipos de investigación en todo el mundo a llevar a cabo estudios similares utilizando JJ acoplados.

"Ahora planeamos buscar fenómenos SC exóticos distintos del efecto del diodo SC controlando el acoplamiento coherente de los JJ", añadió Matsuo.

Más información: Sadashige Matsuo et al, efecto del diodo Josephson derivado de un acoplamiento coherente de corto alcance, Nature Physics (2023). DOI: 10.1038/s41567-023-02144-x

Información de la revista:Nano Letras, Física de la Naturaleza

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