Ток, текущий по проводу, никогда не бывает идеально ровным. Если прислушаться к нему достаточно чутко, слышен шорох — дробовой шум. Он возникает потому, что заряд переносится не сплошным потоком, а отдельными порциями, как капли дождя по крыше. По характеру этого шума можно понять, сколько заряда несёт каждая «капля».

Физики измерили такой шум в сверхпроводящем контакте — тонком мостике между сверхпроводником и металлическим остриём. При температуре 2,2 кельвина (около минус 271 градуса Цельсия) они меняли прозрачность контакта — насколько легко электроны проходят через него. Когда контакт был почти закрыт, электроны проскакивали по одному, и шум соответствовал заряду одного электрона. Но когда контакт открывали шире, в игру вступали андреевские отражения — процессы, при которых электрон, попадая в сверхпроводник, превращается в пару: один электрон уходит вглубь, а «дырка» (пустое место с положительным зарядом) возвращается обратно. Такие процессы позволяют переносить заряд порциями, кратными заряду электрона — например, сразу два заряда за одно событие.

Чтобы увидеть эту смену режима, понадобился новый усилитель, способный уловить ничтожно малый шум при очень низких токах. Эксперимент проводился на поверхности свинца Pb(111) с помощью сканирующего туннельного микроскопа, который позволял точно настраивать расстояние между остриём и образцом, а значит — прозрачность контакта. Измерения показали: по мере увеличения прозрачности шум менялся от «одноэлектронного» к «многозарядному», что полностью совпало с теоретическими расчётами для одноканальной системы.

Такой подход превращает шум в точный инструмент. Теперь, меняя прозрачность контакта на атомном масштабе, можно изучать, как именно заряд переносится через микроскопические структуры. Это важно для будущих квантовых устройств, где каждый электрон на счету.