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Aug 21, 2023

L'effetto del diodo superconduttore in un dispositivo basato su giunzioni Josephson accoppiate

Articolo del 23 agosto 2023 Questo articolo è stato rivisto in base al processo editoriale e alle politiche di Science X. Gli editori hanno evidenziato i seguenti attributi garantendo al tempo stesso il contenuto

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di Ingrid Fadelli, Phys.org

Il cosiddetto effetto del diodo superconduttore (SC) è un interessante fenomeno non reciproco, che si verifica quando un materiale è SC in una direzione e resistivo nell'altra. Questo effetto è stato al centro di numerosi studi di fisica, poiché la sua osservazione e il controllo affidabile in diversi materiali potrebbero consentire il futuro sviluppo di nuovi circuiti integrati.

I ricercatori del RIKEN e di altri istituti in Giappone e negli Stati Uniti hanno recentemente osservato l'effetto del diodo SC in un dispositivo di nuova concezione composto da due giunzioni Josephson accoppiate in modo coerente. Il loro articolo, pubblicato su Nature Physics, potrebbe guidare la progettazione di tecnologie promettenti basate su giunzioni Josephson accoppiate.

"Abbiamo studiato sperimentalmente l'effetto Josephson non locale, che è un caratteristico trasporto SC nelle giunzioni Josephson (JJ) accoppiate coerentemente, ispirandoci a un precedente articolo teorico pubblicato su NanoLetters", ha detto a Phys Sadashige Matsuo, uno dei ricercatori che hanno effettuato lo studio. .org.

"Il recente studio presentato su Nature Physics è un'estensione del nostro lavoro precedente sull'effetto Josephson non locale. Pertanto, abbiamo utilizzato gli stessi metodi utilizzati nel nostro articolo precedente."

Il recente lavoro di Matsuo e del suo collega si basa sui loro precedenti sforzi di ricerca concentrandosi sul trasporto di SC in JJ accoppiati in modo coerente. Per condurre i propri esperimenti, il team ha utilizzato un dispositivo costituito da due JJ che condividono un singolo elettrocatetere SC.

"Quando il vantaggio SC condiviso è stretto, i due JJ sono accoppiati in modo coerente e interagiscono tra loro", ha spiegato Matsuo. "Inserendo un JJ nel circuito SC e misurando l'altro JJ, possiamo studiare il trasporto SC dei JJ influenzati dagli altri JJ attraverso l'accoppiamento coerente."

Modulando la fase dei JJ accoppiati nel loro dispositivo, Matsuo e i suoi colleghi sono riusciti infine a produrre l'effetto del diodo SC. Il loro lavoro ha quindi svelato una strategia promettente e affidabile per realizzare questo effetto in dispositivi basati su JJ accoppiati, gettando allo stesso tempo ulteriore luce sulla fisica alla base dell'effetto in questi dispositivi.

"L'effetto del diodo SC stesso è importante perché il fenomeno verrà applicato per la rettifica senza dissipazione nei futuri circuiti SC", ha affermato Matsuo. "Inoltre, l'effetto del diodo SC emerge quando i dispositivi SC non hanno simmetrie di inversione temporale e spaziale. Pertanto, i nostri risultati suggeriscono che il controllo di fase dei JJ accoppiati può rompere tali simmetrie. Ciò significa che gli altri fenomeni SC esotici attesi con le simmetrie rotte può essere realizzato nei JJ accoppiati."

In futuro, questo recente documento potrebbe aprire nuove opportunità per il campo dell’ingegneria elettronica. Ad esempio, i metodi utilizzati potrebbero essere applicati allo sviluppo di nuovi componenti elettronici superconduttori ad alte prestazioni. Allo stesso tempo, il lavoro di Matsuo e dei suoi colleghi potrebbe ispirare altri gruppi di ricerca in tutto il mondo a condurre studi simili utilizzando JJ accoppiati.

"Ora prevediamo di cercare fenomeni SC esotici diversi dall'effetto del diodo SC controllando l'accoppiamento coerente dei JJ", ha aggiunto Matsuo.

Maggiori informazioni: Sadashige Matsuo et al, Effetto del diodo Josephson derivato dall'accoppiamento coerente a corto raggio, Nature Physics (2023). DOI: 10.1038/s41567-023-02144-x