La textura magnética controla la superconductividad en un nanocable exprés
Un nanocable se parece a un cable diminuto: por dentro tiene un núcleo magnético y por fuera una capa de aluminio que puede conducir corriente sin resistencia. Pero no es fácil que convivan: un campo magnético fuerte destruye la superconductividad, como el ruido ahoga una melodía suave. En este trabajo, un nanocable de arseniuro de indio se recubrió con una capa de un compuesto magnético de europio y azufre, y encima con aluminio. La superconductividad en el aluminio se mantenía solo donde el campo magnético dentro del cable casi desaparecía, por ejemplo, en los límites entre dominios magnéticos, donde la magnetización cambia de dirección y sus efectos se cancelan mutuamente.
El experimento mostró que la superconductividad aparecía únicamente cuando el núcleo magnético estaba en un estado multidominio, es decir, dividido en muchas regiones con diferentes orientaciones de magnetización. En promedio a lo largo del cable, el campo resultaba casi nulo y la superconductividad sobrevivía. En cuanto se magnetizaba el núcleo hasta un estado uniforme, la superconductividad desaparecía por completo.
Los mapas mostraron que la textura magnética no estaba congelada: un campo externo débil, de menos de una milésima de tesla, desplazaba el límite entre dominios a lo largo del cable a una velocidad de aproximadamente 5,5 micrómetros por militesla. La región donde el campo se cancela y podría existir superconductividad se movería junto con ese límite. Es una especie de deslizador: giras la perilla del campo externo y la zona superconductora viaja por el cable como un punto de luz a lo largo de una guirnalda.
Este control de la superconductividad mediante textura magnética podría ser la base para qubits, los elementos de una computadora cuántica, así como para lógica y memoria superconductoras. El nanocable se convierte en un circuito reconfigurable donde las regiones deseadas se encienden y apagan con un campo magnético débil.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2601.22051
In a one-dimensional ferromagnet-superconductor nanowire, magnetism can suppress superconductivity except where the Zeeman field is suppressed, for example domain wall superconductivity (DWS) near magnetic domain walls or multi-domain-averaged superconductivity (MDAS) in multi-domain states where the net magnetization over the coherence length averages to nearly zero. Here we study full-shell InAs/EuS/Al nanowires using scanning SQUID magnetometry and transport, and find superconductivity in the Al shell only when the EuS is in a multi-domain state, consistent with both DWS and MDAS, and absent in the saturated single-domain state. Scanning SQUID magnetometry further shows that the EuS magnetic texture is position dependent and reconfigurable by small changes in external magnetic field, including moving a well-defined domain wall at $$\approx$$5.5 $$\mu$$m/mT with sub-mT fields, implying that any associated localized superconducting region would likewise be movable. Such magnetic texture controlled superconductivity along a nanowire may be useful for topological qubits, Andreev spin qubits, superconducting logic, and memory devices.
Los dominios magnéticos en el núcleo del nanocable se pueden mover con un campo que es decenas de veces más débil que el de un imán de nevera común, y junto con ellos se mueve también la región superconductora.
La idea de regiones superconductoras reconfigurables mediante un campo magnético recuerda a los campos de fuerza controlables de la ciencia ficción, pero a escala de nanocable.