Гранулы алюминия против магнитного поля экспресс
Обычный сверхпроводник и магнитное поле — как вода и огонь: поле разрывает пары электронов, которые переносят ток без сопротивления. Но стоит вместо сплошной плёнки взять россыпь мельчайших алюминиевых крупинок, каждая из которых покрыта тонким слоем оксида, и ситуация меняется. Такие гранулы, осаждённые на пластину из германия и кремния, выдерживают поле, направленное и вдоль, и поперёк поверхности.
В эксперименте слой гранулированного алюминия показал чёткую сверхпроводящую щель с пиками при энергии 305 микроэлектронвольт — это как отпечаток пальца, доказывающий, что сверхпроводимость настоящая. Более того, щель сохранялась в магнитном поле, которое обычно подавляет её. Благодаря такой стойкости удалось расщепить энергетические уровни примесей более чем на 50 микроэлектронвольт (это частота около 12 гигагерц) — эффект, нужный для управления спинами.
Такая устойчивость открывает дорогу к созданию квантовых битов на основе сверхпроводящих и полупроводниковых структур. Управляя магнитным полем, можно настраивать взаимодействие спинов — внутренних «стрелок» электронов — и строить более надёжные квантовые устройства.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском 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.
Гранулированный алюминий получают осаждением паров алюминия в атмосфере кислорода — при этом металл конденсируется в мельчайшие зёрна, каждое из которых тут же покрывается оксидной оболочкой.