Begrijpen hoe microgolfabsorptie de transporteigenschappen van diffuse Josephson-juncties verandert, staat voorop in de quantumtransportgemeenschap. Het is vooral relevant voor de huidige inspanningen om de stroom-faserelatie in topologische Josephson-knooppunten aan te pakken, en meer in het algemeen, het microgolftransport in kwantumapparaten.

Onderzoekers van de Universiteit van Parijs-Saclay, de Universiteit van Regensburg (Duitsland) en de Universiteit van Jyvaskyla; (Finland) hebben een gecombineerd experimenteel en theoretisch werk geleverd dat de diepgaande aard van kwantumtransport in sterk aangedreven diffuse Josephson-knooppunten onthult. Resultaten worden gepubliceerd in Fysiek beoordelingsonderzoek in oktober.

Bij voldoende lage temperaturen, supergeleiders kunnen geen microgolfstraling absorberen met een energie die kleiner is dan de supergeleidende energiekloof D. In Josephson zwakke schakels, waar twee supergeleiders (S) zwak zijn gekoppeld via een lange diffuse metalen draad (N), straling kan worden geabsorbeerd in N omdat de geïnduceerde kloof in de dichtheid van toestanden of minigap aanzienlijk kleiner is dan D.

De onderzoekers hebben de dynamische toestand buiten evenwicht bestudeerd die wordt veroorzaakt door de absorptie van hoogfrequente microgolffotonen in diffuse supergeleider-normale metaal-supergeleider (SNS) junctie. Om deze toestand te karakteriseren, de onderzoekers pionierden met een harmonisch opgeloste ac-Josephson-spectroscopietechniek om toegang te krijgen tot de harmonische inhoud van de stroom-faserelatie onder microgolfstraling.

Met deze aanpak, waarvoor geen gespecialiseerde on-chip circuits nodig zijn, ze konden zien dat er een sterke anharmoniciteit van de stroom-faserelatie ontstaat onder verlichting, vooral bij hoge frequentie wanneer inelastische overgangen over de geïnduceerde minigap de voorkeur hebben. Dit nieuwe regime gaat veel verder dan de standaard Elashberg-theorie en wordt begrepen vanwege de modificaties van het superstroomdragende Andreev-spectrum dat wordt veroorzaakt door niet-adiabatische overgangen.

Deze bevindingen werpen licht op de complexe mechanismen die betrokken zijn bij bestraalde mesoscopische supergeleiders en hebben belangrijke implicaties voor op Andreev gebaseerde kwantumcomputervooruitzichten.