Granos de aluminio contra el campo magnético exprés
Un superconductor ordinario y un campo magnético son como el agua y el fuego: el campo rompe los pares de electrones que transportan la corriente sin resistencia. Pero si en lugar de una película continua se utiliza un conjunto de granos diminutos de aluminio, cada uno recubierto por una fina capa de óxido, la situación cambia. Estos granos, depositados sobre una oblea de germanio y silicio, resisten campos magnéticos tanto paralelos como perpendiculares a la superficie.
En el experimento, la capa de aluminio granulado mostró una clara brecha superconductora con picos a una energía de 305 microelectronvoltios, lo que es como una huella dactilar que demuestra que la superconductividad es real. Además, la brecha se mantuvo en un campo magnético que normalmente la suprimiría. Gracias a esta resistencia, se logró dividir los niveles de energía de las impurezas en más de 50 microelectronvoltios (lo que corresponde a una frecuencia de aproximadamente 12 gigahercios), un efecto necesario para controlar los espines.
Esta estabilidad abre el camino hacia la creación de bits cuánticos basados en estructuras superconductoras y semiconductoras. Al controlar el campo magnético, se puede ajustar la interacción de los espines, las "flechas" internas de los electrones, y construir dispositivos cuánticos más fiables.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés 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.
El aluminio granulado se obtiene depositando vapor de aluminio en una atmósfera de oxígeno: el metal se condensa en granos diminutos, cada uno de los cuales se cubre inmediatamente con una capa de óxido.