Пропустите ток через контакт сверхпроводника с ферромагнетиком, и вы услышите шёпот квантового мира. В лаборатории при 0,3 К этот шёпот превратился в рёв: дробовой шум — электрический шум из-за дискретности заряда — оказался в сто раз громче, чем допускает теория для обычных контактов. Такой всплеск не спутать ни с чем: он выдаёт присутствие того, что не видно напрямую, — наведённой триплетной сверхпроводимости в слое железа.
Дробовой шум работает как рентген для скрытых квантовых состояний. В обычном туннельном контакте электроны проскакивают барьер поодиночке, случайно, и шум строго предсказуем: фактор Фано (отношение измеренного шума к пуассоновскому) равен единице. В сверхпроводящем контакте он удваивается из-за андреевского отражения — превращения электрона в дырку на границе. Но здесь, в структуре ванадий/оксид магния/железо, фактор Фано взлетел выше 100, а в одном образце почти до 200. Такое возможно, только если в ферромагнетике возникает наведённая сверхпроводящая щель с параллельными спинами — триплетная, а не обычная синглетная. Спин-орбитальное взаимодействие на границе, связывающее спин электрона с его движением, действует как переводчик, который помогает куперовским парам проникнуть в магнитный слой.
Магнитное поле подтвердило догадку. Оно подавляло шум анизотропно: сильнее всего при выходе из плоскости, но по-разному для направлений [100] и [110] в плоскости. Такая чувствительность к ориентации несовместима с обычной синглетной сверхпроводимостью и прямо указывает на триплетные корреляции. Раньше гигантский дробовой шум считался привилегией структур с двумя сверхпроводниками, где многократные андреевские отражения накапливают эффективный заряд. Теперь ясно: достаточно одного сверхпроводника и подходящего интерфейса.
Это открытие меняет правила игры для сверхпроводящей спинтроники и поиска майорановских состояний, необходимых для топологических квантовых вычислений. Шумовая спектроскопия становится простым и надёжным инструментом: измерил шум — увидел, есть ли триплетная сверхпроводимость. Дальше — проверка других гибридных систем, от полуметаллов до топологических изоляторов. Рентген уже включён, и на снимке проступает новая физика.
Эффективный заряд, оценённый из шума, превышает 100 электронов — это как если бы через барьер проходил не один электрон, а целый «клубок» из сотни зарядов, хотя физически переносятся лишь куперовские пары.
Идея скрытых квантовых состояний, проявляющихся только через шум, перекликается с романом «Ложная слепота» Питера Уоттса, где герои пытаются понять природу невидимых сущностей по косвенным признакам.