حبيبات الألومنيوم ضد المجال المغناطيسي سريع
الموصل الفائق العادي والمجال المغناطيسي مثل الماء والنار: فالمجال يكسر أزواج الإلكترونات التي تنقل التيار دون مقاومة. ولكن بدلاً من فيلم متصل، إذا استخدمنا حبيبات ألومنيوم دقيقة متناثرة، كل منها مغطاة بطبقة رقيقة من الأكسيد، يتغير الوضع. هذه الحبيبات، المترسبة على رقاقة من الجرمانيوم والسيليكون، تتحمل مجالاً موجهاً على طول السطح وعرضه.
في التجربة، أظهرت طبقة الألومنيوم الحبيبي فجوة موصلية فائقة واضحة مع قمم عند طاقة 305 ميكروإلكترون فولت - وهذا يشبه بصمة الإصبع التي تثبت أن الموصلية الفائقة حقيقية. علاوة على ذلك، ظلت الفجوة محفوظة في مجال مغناطيسي يثبطها عادة. وبفضل هذه المتانة، تمكنوا من تقسيم مستويات طاقة الشوائب بأكثر من 50 ميكروإلكترون فولت (وهذا تردد حوالي 12 جيجاهرتز) - وهو تأثير ضروري للتحكم في السبينات.
هذه المتانة تفتح الطريق أمام إنشاء بتات كمية تعتمد على هياكل موصلة فائقة وأشباه موصلات. من خلال التحكم في المجال المغناطيسي، يمكن ضبط تفاعل السبينات - "الأسهم" الداخلية للإلكترونات - وبناء أجهزة كمية أكثر موثوقية.
الملخص الأصلي
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2602.21364
In superconductor-semiconductor hybrid structures, superconductivity and spin polarization are competing effects because magnetic fields break Cooper pairs. They can be combined using thin films and in-plane magnetic fields, an approach that enabled the pursuit of Majorana zero modes, Kitaev chains, and Andreev spin qubits (ASQs), but remains challenging for materials with small in-plane g-factors. Here we show that granular aluminum (grAl), composed of nanometer-scale aluminum grains embedded in an amorphous oxide matrix, can overcome this limitation. By depositing grAl on Ge/SiGe heterostructures, we induce a hard superconducting gap with BCS peaks at 305 $$\mu$$eV and magnetic-field resilience for both the in-plane and out-of-plane directions, allowing Zeeman splitting of Yu-Shiba-Rusinov (YSR) states beyond 50 $$\mu$$eV (12 GHz). Leveraging this robustness, we reveal signatures of hole physics and demonstrate g-tensor tunability.
يتم الحصول على الألومنيوم الحبيبي عن طريق ترسيب بخار الألومنيوم في جو من الأكسجين - حيث يتكثف المعدن في حبيبات دقيقة للغاية، كل منها يغطى فوراً بغلاف أكسيد.